RU2431868C1 - Method for seismic exploration when searching for hydrocarbons and seismic system for realising said method - Google Patents
Method for seismic exploration when searching for hydrocarbons and seismic system for realising said method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2431868C1 RU2431868C1 RU2010114135/28A RU2010114135A RU2431868C1 RU 2431868 C1 RU2431868 C1 RU 2431868C1 RU 2010114135/28 A RU2010114135/28 A RU 2010114135/28A RU 2010114135 A RU2010114135 A RU 2010114135A RU 2431868 C1 RU2431868 C1 RU 2431868C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- seismic
- signal
- signals
- frequency
- microseismic
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области сейсмических исследований и может быть применено при поиске залежей углеводородов на континентальном шельфе.The invention relates to the field of seismic research and can be applied in the search for hydrocarbon deposits on the continental shelf.
Известные способы сейсморазведки обычно используют регистрацию прохождения сейсмических колебаний частотой более 10,0 Гц. За время использования в сейсмической разведке подобных частот достаточно широко разработано аппаратурное оформление для генерирования и регистрации подобных колебаний, а также математический аппарат для обработки данных. Для генерирования подобных колебаний преимущественно используют либо вибраторы, либо взрывы. Для проведения взрывных работ необходимо проводить бурение шпуров для закладывания взрывчатых веществ. Подобная техника резко отрицательно влияет на состояние экологии в зоне поиска. Кроме того, коэффициент успешности предсказания с использованием известных методов и приемов сейсмической разведки не превышает величины 0,5. Следовательно, по меньшей мере, каждая вторая скважина, пробуренная по заключениям традиционной сейсмической разведки нефтегазовых залежей, оказывается ошибочно заложенной. Кроме средств, потраченных напрасно на бурение скважины, при этом наносится непоправимый и необоснованный ущерб окружающей среде, особенно при выполнении аналогичных работ на шельфе морей.Known methods for seismic exploration usually use the registration of the passage of seismic vibrations with a frequency of more than 10.0 Hz. During the use of such frequencies in seismic exploration, hardware design for generating and recording such oscillations, as well as a mathematical apparatus for processing data, have been quite widely developed. Either vibrators or explosions are predominantly used to generate such vibrations. For blasting, it is necessary to drill holes for laying explosives. This technique sharply negatively affects the state of the environment in the search area. In addition, the success rate of prediction using known methods and techniques of seismic exploration does not exceed 0.5. Therefore, at least every second well drilled according to the conclusions of traditional seismic exploration of oil and gas deposits, is erroneously laid. In addition to funds spent in vain for drilling a well, irreparable and unreasonable damage to the environment is caused, especially when performing similar work on the shelf of the seas.
Известен способ вибросейсморазведки при поиске залежи углеводородов [1], в котором возбуждают сейсмические колебания вибратором, регистрируют трехкомпонентными сейсмическими приемниками сейсмический сигнал и проводят его математическую обработку, причем сейсмические колебания возбуждают в диапазоне частот 2-5 Гц в течение не менее 3 минут, регистрацию сейсмического сигнала осуществляют в течение не менее 20 минут до возбуждения сейсмических колебаний и не более чем в течение 5 минут после окончания генерирования сейсмических колебаний, в качестве сейсмического сигнала используют сейсмический фон Земли, а о наличии залежи судят по увеличению площади под кривой взаимного спектра одноименных компонент при записи сейсмического фона после возбуждения сейсмических колебаний по сравнению с записью сигнала до генерирования колебаний.There is a method of vibro-seismic exploration when searching for a hydrocarbon deposit [1], in which seismic vibrations are excited by a vibrator, a seismic signal is recorded by three-component seismic receivers and mathematically processed, and seismic vibrations are excited in a frequency range of 2-5 Hz for at least 3 minutes, registration of seismic the signal is carried out for at least 20 minutes before the excitation of seismic vibrations and no more than 5 minutes after the end of the generation of seismic vibrations , the seismic background of the Earth is used as a seismic signal, and the presence of a deposit is judged by the increase in the area under the curve of the mutual spectrum of the same components when recording a seismic background after excitation of seismic vibrations compared with recording a signal before generating oscillations.
Недостатком известного способа является низкая информативность, не позволяющая определить глубину залежи, а также сложность математического анализа полученных сигналов из-за невозможности выделения записанных помех.The disadvantage of this method is the low information content, which does not allow to determine the depth of the reservoir, as well as the complexity of the mathematical analysis of the received signals due to the inability to isolate the recorded interference.
Известен также способ поиска залежи углеводородов [2], в котором проводят генерирование сейсмических колебаний сейсмовибратором в диапазоне от 2 до 5 Гц, регистрируют информационный сигнал с использованием трехкомпонентных приемников сейсмических колебаний, способных регистрировать информационный сигнал в инфразвуковом диапазоне и расположенных на расстоянии не более 500 м друг от друга и не далее чем 500 м от сейсмовибратора, в диапазоне частот от 2 до 5 Гц одновременно по трем компонентам как до, так и во время генерирования сейсмического сигнала, а о наличии залежи углеводородов судят по появлению спектральной аномалии информационного сигнала не менее чем на одной из компонент при записи информационного сигнала во время генерирования сейсмических колебаний по сравнению с информационным сигналом, измеренным до генерирования.There is also a method of searching for hydrocarbon deposits [2], in which seismic vibrations are generated by a seismic vibrator in the range from 2 to 5 Hz, an information signal is recorded using three-component seismic oscillation receivers capable of recording an information signal in the infrasonic range and located at a distance of no more than 500 m from each other and no further than 500 m from the seismic vibrator, in the frequency range from 2 to 5 Hz simultaneously for three components both before and during the generation of the seismic signal, and the presence of hydrocarbon deposits is judged by the appearance of the spectral anomaly of the information signal on at least one of the components when recording the information signal during the generation of seismic vibrations compared with the information signal measured before generation.
Недостатком известного способа является низкая информативность, не позволяющая определить глубину залежи, а также сложность математического анализа полученных сигналов из-за невозможности выделения записанных помех.The disadvantage of this method is the low information content, which does not allow to determine the depth of the reservoir, as well as the complexity of the mathematical analysis of the received signals due to the inability to isolate the recorded interference.
Известен способ сейсморазведки [3], включающий формирование в зонах излучения и приема сейсмических сигналов, регистрацию информационного сигнала с последующей математической обработкой полученных данных, причем сигнал регистрируют не менее чем двумя трехкомпонентными сейсмическими установками, размещенными на некотором расстоянии друг от друга.A known method of seismic exploration [3], including the formation of zones of emission and reception of seismic signals, registration of an information signal, followed by mathematical processing of the obtained data, and the signal is recorded by at least two three-component seismic installations located at some distance from each other.
Для осуществления этого способа необходимо использовать сейсмические излучатели и проводить предварительное изучение геологического разреза в районе поиска. Кроме того, способ отягощен вычислительными операциями.To implement this method, it is necessary to use seismic emitters and conduct a preliminary study of the geological section in the search area. In addition, the method is burdened with computational operations.
Также известен способ сейсморазведки при поиске нефтегазовых месторождений Also known is a method of seismic exploration in the search for oil and gas fields.
[4], основанный на определении длины волны L преобладающего сейсмического фона на бесперспективном участке, при которой корреляционная связь между одноименными компонентами ослабляется более чем в два раза. На исследуемом участке располагают на расстоянии L/4 не менее двух трехкомпонентных установок. Регистрируют по всем компонентам естественный сейсмический фон на частотах 1-20 Гц. О наличии месторождения судят по сдвигу в сторону низких частот максимума частотного спектра сейсмического сигнала, зарегистрированного на исследуемой площади.[4], based on the determination of the wavelength L of the prevailing seismic background in the unpromising section, in which the correlation between the same components is weakened by more than two times. In the area under study, at least two three-component installations are located at a distance L / 4. The natural seismic background is recorded for all components at frequencies of 1-20 Hz. The presence of a field is judged by the shift towards low frequencies of the maximum frequency spectrum of the seismic signal recorded in the study area.
Однако этот способ является трудоемким из-за необходимости выполнять сейсмические исследования над бесперспективным месторождением, что требует проведения предварительных работ по выявлению такого участка, а затем выполнять сейсмические исследования над перспективным месторождением, который может быть выявлен путем сравнения зарегистрированных сигналов над обоими участками. При этом получение объективных оценок результатов исследований возможно только при синхронной регистрации сигналов над обоими участками.However, this method is time-consuming due to the need to carry out seismic studies on a prospectless field, which requires preliminary work to identify such a site, and then perform seismic studies on a promising field that can be detected by comparing the recorded signals over both sites. At the same time, obtaining objective estimates of research results is possible only with synchronous registration of signals over both sections.
Известен также способ сейсморазведки при поиске подземных вод [5]. Указанный способ заключается в размещении, по крайней мере, трех электрических зондов в Земле в раздельных положениях по прямой линии, пропускании через исследуемый участок Земли между первым и вторым зондом электрического тока и измерении разности потенциалов между первым и третьим зондом, а также между третьим и вторым зондом. Указанные разности потенциалов сравнивают между собой и на основании такого сравнения определяют присутствие подземной воды.There is also a known method of seismic exploration in the search for groundwater [5]. The specified method consists in placing at least three electric probes in the Earth in separate positions in a straight line, passing through the studied area of the Earth between the first and second electric current probes and measuring the potential difference between the first and third probes, as well as between the third and second a probe. The indicated potential differences are compared with each other and based on this comparison, the presence of groundwater is determined.
Данный способ также является трудоемким из-за необходимости выполнения буровых работ, необходимых для оборудования шахт для размещения электрических зондов, и позволяет достичь требуемой степени достоверности определения участка с перспективным месторождением при условии оборудования существенного количества шахт для размещения электрических зондов.This method is also time-consuming due to the need to perform drilling operations necessary for the equipment of the mines for the placement of electric probes, and allows you to achieve the required degree of reliability of determining the site with a promising field, provided that a significant number of mines for the placement of electric probes are equipped.
Известен также способ поиска углеводородов (варианты) и способ определения глубины залегания продуктивных пластов [6], в котором решаемая техническая задача состоит в повышении точности определения продуктивных на углеводороды пластов, в том числе и определение глубины их залегания.There is also a method of searching for hydrocarbons (options) and a method for determining the depth of productive formations [6], in which the technical task to be solved is to increase the accuracy of determining productive hydrocarbons in formations, including determining the depth of their occurrence.
Технический результат, получаемый в результате реализации способа, состоит в уменьшении количества ошибочно пробуренных скважин, а также обеспечение возможности контроля эксплуатации промысловых скважин и газохранилищ при добыче нефти и газа.The technical result obtained as a result of the implementation of the method consists in reducing the number of erroneously drilled wells, as well as providing the ability to control the operation of production wells and gas storages during oil and gas production.
Для достижения указанного технического результата по первому варианту предложено использовать способ поиска углеводородов, характеризуемый регистрацией сейсмических колебаний поверхности Земли с использованием приемников сейсмических колебаний, способных регистрировать сейсмические колебания в диапазоне от 0.1 до 20 Гц, причем приемники сейсмических колебаний располагают на расстоянии от 50 м до 500 м друг от друга, регистрацию проводят одновременно по всем измеряемым компонентам, разбивая временной диапазон регистрации измеренного на перспективной площади информационного сигнала на синхронизованные по времени для всех сейсмических приемников дискретные участки, проводят расчет спектральной характеристики, соответствующей каждому дискретному участку с образованием дискретной последовательности, анализируют каждый дискретный участок на наличие помехи, имеющей техногенную природу, и на наличие события, связанного с приходом сигнала от продуктивного пласта, исключают из дальнейшего рассмотрения те дискретные участки, которые не содержат события, связанного с приходом сигнала от продуктивного пласта в каждой из записей соответствующих компонент сейсмических приемников, а также дискретные участки, содержащие указанные помехи, и проводят анализ оставшихся дискретных участков с вынесением суждения о наличии или отсутствии углеводородов. При реализации способа дополнительно проводят измерение сейсмических колебаний в месте, заведомо не содержащем углеводородов, а о наличии нефти или газа судят по появлению отклонений в спектральной характеристике, по сравнению с местом, заведомо не содержащим углеводородов. Способ может быть реализован как на суше, так и на акватории, при этом соответственно сейсмические приемники располагают на суше, на дне акватории, либо заглубляя в приповерхностный слой, в водную среду, и/или на плавсредствах в местах, минимально подверженных собственным колебаниям корпуса плавсредства, причем плавсредства удалены на одинаковые расстояния от источника генерирования колебаний.To achieve the technical result according to the first embodiment, it is proposed to use a hydrocarbon search method characterized by recording seismic vibrations of the Earth’s surface using seismic vibrations receivers capable of recording seismic vibrations in the range from 0.1 to 20 Hz, and seismic vibrations receivers located at a distance of 50 m to 500 m from each other, registration is carried out simultaneously for all measured components, dividing the time range of registration of the measured n and the prospective area of the information signal for discrete sections synchronized in time for all seismic receivers, they calculate the spectral characteristics corresponding to each discrete section with the formation of a discrete sequence, analyze each discrete section for interference of anthropogenic nature, and for the presence of an event associated with the arrival signal from the reservoir, exclude from further consideration those discrete sections that do not contain events associated with the signal from the reservoir in each of the records of the corresponding components of the seismic receivers, as well as discrete sections containing the indicated interference, and analyze the remaining discrete sections with a judgment on the presence or absence of hydrocarbons. When implementing the method, seismic oscillations are additionally measured in a place that is obviously not containing hydrocarbons, and the presence of oil or gas is judged by the appearance of deviations in the spectral characteristics, compared with a place that is obviously not containing hydrocarbons. The method can be implemented both on land and in the water area, with seismic receivers respectively being located on land, in the bottom of the water area, or deepened in the surface layer, in the aquatic environment, and / or on watercraft in places minimally prone to natural vibrations of the body of the craft moreover, the watercraft are removed at equal distances from the source of oscillation generation.
Согласно второму варианту для достижения указанного технического результата дополнительно измеряют микросейсмический шум Земли и о наличии углеводородов судят по появлению изменений спектральной характеристики не менее чем на одной из компонент при записи сигнала во время генерирования колебаний и/или после генерирования колебаний по сравнению с информационным сигналом, измеренным до генерирования. Предложенный способ может быть реализован также и на суше, и на акватории, поэтому сейсмические приемники располагают на суше, на дне акватории и/или на плавсредствах в местах, минимально подверженных собственным колебаниям корпуса плавсредства, причем плавсредства удалены на одинаковые расстояния от источника генерирования колебаний. Во всех случаях реализации предложенного способа обычно приемники сейсмических колебаний группируют, а также синхронизируют. Кроме того, в процессе математической обработки зарегистрированных результатов преимущественно информационный сигнал разбивают на временные участки, длительностью не менее 2-3 периодов сигнала наименьшей частоты диапазона.According to the second variant, in order to achieve the indicated technical result, the Earth’s microseismic noise is additionally measured and the presence of hydrocarbons is judged by the appearance of changes in the spectral characteristics of at least one of the components when recording a signal during oscillation generation and / or after oscillation generation compared to the information signal measured before generating. The proposed method can also be implemented both on land and in the water area; therefore, seismic receivers are located on land, in the bottom of the water area and / or on watercraft in places that are minimally prone to natural vibrations of the body of the craft, and the craft are removed at equal distances from the source of oscillation generation. In all cases of the implementation of the proposed method, usually the receivers of seismic vibrations are grouped and also synchronized. In addition, in the process of mathematical processing of the recorded results, the information signal is mainly divided into temporary sections of at least 2-3 signal periods of the lowest frequency range.
В рамках реализации первого и второго вариантов может быть решена задача контроля эксплуатации углеводородной залежи. Для этого над залежью выбирают точки контроля, предпочтительно располагая их вблизи эксплуатационных скважин. В выбранных точках располагают приемники сейсмических колебаний, способные регистрировать сейсмические колебания в инфразвуковом диапазоне частот не менее чем по одной из компонент. Периодически регистрируют микросейсмический шум Земли. По исчезновению аномалии спектральных характеристик на частотах 0.1-20 Гц судят о прохождении контакта вода - углеводород под точкой контроля.As part of the implementation of the first and second options, the task of controlling the operation of a hydrocarbon deposit can be solved. To do this, control points are selected over the reservoir, preferably located near production wells. At selected points, receivers of seismic vibrations are located, capable of detecting seismic vibrations in the infrasonic frequency range of at least one of the components. The microseismic noise of the Earth is periodically recorded. By the disappearance of the anomaly in the spectral characteristics at frequencies of 0.1–20 Hz, the passage of the water – hydrocarbon contact under the control point is judged.
Аномальное поведение спектральных характеристик определяют любым из приведенных вариантов - без применения внешнего воздействия, анализируя поведение спектральных характеристик каждого дискретного участка разбиения временного диапазона, либо по отношению к спектральной характеристике информационного сигнала, зарегистрированного для участка, заведомо не лежащего над залежью, а также в варианте, с применением внешнего воздействия, используя те же алгоритмы обработки колебаний, но применяя их к записанному сигналу во время/после воздействия источника сейсмических колебаний, либо о переходе контакта вода - углеводород судят по появлению изменений спектральных характеристик не менее чем на одной из компонент при записи сигнала во время генерирования колебаний и/или после генерирования колебаний по сравнению со спектральными характеристиками информационного сигнала, измеренными до генерирования. Предпочтительно проводить регистрацию спектральной характеристики микросейсмического шума Земли для каждой точки в течение 40-60 мин.The anomalous behavior of the spectral characteristics is determined by any of the above options - without applying external influences, by analyzing the behavior of the spectral characteristics of each discrete section of the time range partition, or with respect to the spectral characteristic of the information signal recorded for the section that obviously does not lie above the reservoir, as well as in the variant using external influence, using the same oscillation processing algorithms, but applying them to the recorded signal during / after air The action of the source of seismic vibrations, or the transition of the water-hydrocarbon contact, is judged by the appearance of changes in the spectral characteristics of at least one of the components when recording a signal during oscillation generation and / or after oscillation generation compared to the spectral characteristics of the information signal measured before generation. It is preferable to record the spectral characteristics of the microseismic noise of the Earth for each point for 40-60 minutes.
При контроле степени заполнения подземного газохранилища природного газа выбирают точки на поверхности Земли, ориентировочно определяющие разные степени заполнения газохранилища, размещают в выбранных точках приемники сейсмических колебаний, способные не менее чем по одной компоненте регистрировать инфразвуковые колебания, и периодически регистрируют спектральную характеристику микросейсмического шума Земли, причем отсутствие аномального изменения спектральной характеристики информационного сигнала на частотах 0.1-20 Гц свидетельствует об отсутствии природного газа под точкой контроля. Для сравнения регистрируют аналогичным приемником микросейсмический шум Земли над местом, заведомо расположенным вне газохранилища. Предпочтительно выбирать точки контроля при первом заполнении газохранилища, определяя, в каких местах над газохранилищем отмечено присутствие природного газа при различных количествах поданного газа. Однако в любом случае точки контроля определяют опытным путем. Возможно проведение генерирования сейсмических колебаний в процессе регистрации. В этом случае регистрацию проводят как до начала генерирования, так и во время генерирования.When controlling the degree of filling of the underground natural gas storage, points on the Earth's surface are selected that roughly determine the different degrees of filling of the gas storage, seismic vibration detectors are placed at the selected points, capable of recording infrasonic vibrations by at least one component, and the spectral characteristics of the Earth’s microseismic noise are periodically recorded, moreover the absence of an abnormal change in the spectral characteristics of the information signal at frequencies of 0.1-20 Hz stvuet the absence of natural gas under the control point. For comparison, a microseismic noise of the Earth is recorded by a similar receiver above a place obviously located outside the gas storage. It is preferable to select control points during the first filling of the gas storage, determining in which places above the gas storage the presence of natural gas is noted at various amounts of gas supplied. However, in any case, control points are determined empirically. It is possible to generate seismic vibrations during the registration process. In this case, registration is carried out both before the start of generation and during generation.
Используя, в частности, второй вариант (с генерацией), можно определять глубину залегания продуктивного на углеводороды пласта. Для этого используют не менее 4-х приемников сейсмических колебаний, способных по 3-м взаимно перпендикулярным компонентам регистрировать инфразвуковые колебания, размещая их в вершинах четырехугольника.Using, in particular, the second option (with generation), it is possible to determine the depth of the reservoir productive for hydrocarbons. To do this, use at least 4 receivers of seismic vibrations, capable of detecting infrasonic vibrations by 3 mutually perpendicular components, placing them at the vertices of the quadrangle.
Во всех приведенных вариантах реализации данного изобретения принципиальным и важным этапом является процесс фильтрации записанного временного ряда от поверхностных шумов и выделение информационного сигнала. С этой целью используют группировку (расстановку) приемников сейсмических колебаний и кросскорреляционную обработку записанного сигнала.In all of the above embodiments of the invention, a fundamental and important step is the process of filtering the recorded time series from surface noise and extracting the information signal. For this purpose, a grouping (arrangement) of seismic oscillation receivers and cross-correlation processing of the recorded signal are used.
Для реализации вышеизложенных вариантов используют приемник сейсмических колебаний, способный регистрировать колебания в инфразвуковом диапазоне, содержащий не менее одного датчика сейсмических колебаний, способного регистрировать инфразвуковые колебания, причем все используемые датчики расположены на жестком основании таким образом, что оси чувствительности датчиков расположены под фиксированными углами относительно плоского жесткого основания и относительно друг друга, причем каждый датчик подключен к блоку регистрации, а основание с датчиками размещено в жестком герметичном корпусе. Могут быть использованы датчики угловых и/или линейных колебаний, способные регистрировать колебания в инфразвуковом диапазоне частот. Преимущественно блок регистрации каждого датчика содержит последовательно соединенные предварительный усилитель сигнала, формирователь амплитудно-частотной характеристики и оконечный усилитель, причем каждый оконечный усилитель выполнен с возможностью подключения к общему регистратору.To implement the above options, a seismic oscillation detector is used that is capable of detecting vibrations in the infrasonic range, containing at least one seismic oscillation sensor capable of detecting infrasound vibrations, all the sensors used are located on a rigid base so that the sensitivity axes of the sensors are located at fixed angles relative to flat rigid base and relative to each other, with each sensor connected to the registration unit, and the main The sensors are housed in a rigid, sealed enclosure. Angular and / or linear vibration sensors capable of detecting vibrations in the infrasonic frequency range can be used. Advantageously, the recording unit of each sensor comprises a pre-connected signal amplifier, an amplitude-frequency response driver and a terminal amplifier, each terminal amplifier being configured to be connected to a common recorder.
Однако известный способ [6] основан на гипотезе о залежи нефти как единственно возможном источнике наблюдаемой аномалии в низкочастотном диапазоне сейсмического спектра. Вместе с тем практика показывает [7], что аномальные сигналы наблюдаются при наличии других существенных неоднородностей в разрезе, в частности в виде активных тектонических нарушений или при наличии подземных рек. Аномальный сигнал наблюдается также в целевом диапазоне при неглубоком залегании фундамента в точке исследования, соизмеримом с глубиной залегания углеводородов.However, the known method [6] is based on the hypothesis of oil deposits as the only possible source of the observed anomaly in the low-frequency range of the seismic spectrum. At the same time, practice shows [7] that anomalous signals are observed in the presence of other significant heterogeneities in the section, in particular in the form of active tectonic disturbances or in the presence of underground rivers. An abnormal signal is also observed in the target range with a shallow basement at the point of study, commensurate with the depth of hydrocarbons.
Кроме того, при размещении приемников сейсмических колебаний на плавсредствах или на глубинных горизонтах, необходимо исключать из результатов наблюдений составляющую сигнала, обусловленную шумами судоходства и скоростью подводных течений. При этом все используемые датчики должны быть расположены на жестком основании таким образом, что оси чувствительности датчиков расположены под фиксированными углами относительно плоского жесткого основания и относительно друг друга, что в условиях гидросферы обеспечить практически невозможно.In addition, when placing seismic oscillation receivers on boats or at deep horizons, it is necessary to exclude from the observation results the signal component due to noise of navigation and the speed of underwater currents. In this case, all the sensors used must be located on a rigid base in such a way that the sensitivity axes of the sensors are located at fixed angles with respect to the flat rigid base and with respect to each other, which is practically impossible to provide under the hydrosphere.
В известном способе низкочастотного сейсмического зондирования для поиска и разведки залежей углеводородов (варианты) [7] задача решается способом низкочастотного сейсмического зондирования для поиска и разведки залежей углеводородов, включающем определение по крайней мере одной точки наблюдения на поисковой площади, размещение в точке наблюдения приемника сейсмических колебаний, проведение регистрации информационных сигналов по их измеряемым компонентам в течение промежутка времени, достаточного для записи статистически достоверного шумового сигнала в инфранизкочастотном диапазоне, проведение расчета спектральных характеристик с использованием Фурье-преобразования полученных сигналов, их анализ на наличие ложных сигналов и сигналов от продуктивного пласта с природными углеводородами, исключение из рассмотрения ложных сигналов, проведение анализа оставшихся сигналов с вынесением суждения о наличии или отсутствии углеводородов, в котором в отличие от известного способа регистрацию и запись проводят по вертикальным компонентам информационных сигналов, Фурье-преобразование вертикальных компонентов информационных сигналов проводят по их первой производной, на полученных спектрах выявляют максимум, который характеризуют местоположением на спектре в диапазоне частотIn the known method of low-frequency seismic sensing for the search and exploration of hydrocarbon deposits (options) [7], the problem is solved by the method of low-frequency seismic sensing for the search and exploration of hydrocarbon deposits, which includes determining at least one observation point on the search area, placing seismic vibrations at the observation point of the receiver conducting registration of information signals by their measured components for a period of time sufficient to record statistically noise signal in the infra-low-frequency range, calculating the spectral characteristics using the Fourier transform of the received signals, analyzing them for the presence of false signals and signals from the reservoir with natural hydrocarbons, excluding false signals from the analysis, analyzing the remaining signals with a judgment on the presence or the absence of hydrocarbons, in which, in contrast to the known method, registration and recording are carried out on the vertical components of information signals, Fur l-conversion of the vertical components of information signals is carried out according to their first derivative, the maximum is determined on the obtained spectra, which is characterized by the location on the spectrum in the frequency range
Vs/H<F<Vp/H,Vs / H <F <Vp / H,
где Vs - средняя по осадочному чехлу скорость распространения поперечных сейсмических волн в точке наблюдения;where Vs is the average sedimentary cover velocity of transverse seismic waves at the observation point;
Vp - средняя по осадочному чехлу скорость распространения продольных сейсмических волн в точке наблюдения;Vp - average sedimentary cover velocity of propagation of longitudinal seismic waves at the observation point;
Н - известная глубина залегания фундамента в точке наблюдения,H is the known depth of the foundation at the observation point,
сигнал с данным максимумом принимают за соответствующий резонансу между дневной поверхностью и фундаментом ложный сигнал - сигнал от фундамента, бесперспективной точкой наблюдения признают точку со спектром, в котором присутствует сигнал от фундамента с монотонным спадом амплитуды спектра в сторону больших частот от максимума сигнала от фундамента, точку наблюдения, в спектрах сигналов которой присутствуют максимумы на частотах, больших частоты максимума сигнала от фундамента, с их равномерным расположением со смещением относительно других измерений менее чем на половину ширины своего максимума, принимают как перспективную на наличие залежей от природных углеводородов. При этом при выявлении равномерного расположения сигналов возможно их сравнение относительно сигналов других измерений с одной точки наблюдения, или относительно сигналов с других каналов их записи с этой точки наблюдения при многоканальном способе наблюдения, или относительно сигналов их записей с соседних точек наблюдения при одноканальном способе наблюдения. При наличии точек наблюдения больше одной в районе исследования сигнал от фундамента дополнительно характеризует его присутствие в большинстве точек наблюдения.a signal with this maximum is taken as a false signal corresponding to the resonance between the day surface and the foundation — a signal from the foundation, a point with a spectrum that contains a signal from the foundation with a monotonic decrease in the spectrum amplitude towards high frequencies from the maximum of the signal from the foundation is recognized as a hopeless observation point observations, in the signal spectra of which there are maxima at frequencies greater than the frequency of the maximum signal from the foundation, with their uniform arrangement with an offset relative to other measurements less than half the width of its maximum, is taken as promising for the presence of hydrocarbons from natural reservoirs. In this case, when identifying a uniform arrangement of signals, it is possible to compare them relative to signals of other measurements from one observation point, or relative to signals from other channels of their recording from this observation point with a multi-channel observation method, or relative to signals from their recordings from neighboring observation points with a single-channel observation method. If there are more observation points in the study area, the signal from the foundation additionally characterizes its presence at most observation points.
Задача решается также вторым вариантом способа низкочастотного сейсмического зондирования для поиска и разведки залежей углеводородов [8], включающем определение по крайней мере одной точки наблюдения на поисковой площади, размещение в точке наблюдения приемника сейсмических колебаний, проведение регистрации информационных сигналов по их измеряемым компонентам в течение промежутка времени, достаточного для записи статистически достоверного шумового сигнала в инфранизкочастотном диапазоне, проведение расчета спектральных характеристик с использованием Фурье-преобразования полученных сигналов, ее анализ на наличие ложных сигналов и сигналов от продуктивного пласта с природными углеводородами, исключение из рассмотрения ложных сигналов, проведение анализа оставшихся сигналов с вынесением суждения о наличии или отсутствии углеводородов, в котором в отличие от известного способа регистрацию и запись проводят по вертикальным компонентам информационных сигналов, Фурье-преобразование вертикальных компонентов информационных сигналов проводят по их первой производной, на полученных спектрах выявляют максимум, который характеризуют местоположением на спектре в диапазоне частотThe problem is also solved by the second variant of the method of low-frequency seismic sounding for the search and exploration of hydrocarbon deposits [8], which includes determining at least one observation point on the search area, placing seismic vibrations at the observation point of the receiver, recording information signals from their measured components during the interval enough time to record a statistically significant noise signal in the infra-low-frequency range, the calculation of the spectral characteristics Istik using the Fourier transform of the received signals, its analysis for the presence of false signals and signals from the reservoir with natural hydrocarbons, exclusion of false signals from the analysis, analysis of the remaining signals with a judgment on the presence or absence of hydrocarbons, which, unlike the known method registration and recording are carried out on the vertical components of information signals, the Fourier transform of the vertical components of information signals is carried out according to their first production one, on the obtained spectra reveal the maximum, which is characterized by the location on the spectrum in the frequency range
Vs/H<F<Vp/H,Vs / H <F <Vp / H,
где Vs - средняя по осадочному чехлу скорость распространения поперечных сейсмических волн в точке наблюдения;where Vs is the average sedimentary cover velocity of transverse seismic waves at the observation point;
Vp - средняя по осадочному чехлу скорость распространения продольных сейсмических волн в точке наблюдения;Vp - average sedimentary cover velocity of propagation of longitudinal seismic waves at the observation point;
Н - известная глубина залегания фундамента в точке наблюдения,H is the known depth of the foundation at the observation point,
сигнал с данным максимумом принимают за соответствующий резонансу между дневной поверхностью и фундаментом ложный сигнал - сигнал от фундамента, бесперспективной точкой наблюдения признают точку со спектром, в котором присутствует сигнал от фундамента с монотонным спадом амплитуды спектра в сторону больших частот от максимума сигнала от фундамента, выявляют спектры сигналов, в которых присутствуют максимумы на частотах, больших частоты максимума сигнала от фундамента, указанные спектры классифицируют на две группы: 1) спектры с равномерным расположением максимумов сигналов со смещением относительно других измерений менее чем на половину ширины своего максимума, 2) спектры с неравномерным расположением максимумов сигналов со смещением относительно других измерений не менее чем на половину ширины своего максимума; точку наблюдения с сигналами со спектром первой группы определяют как перспективную на наличие залежи от природных углеводородов, сигналы со спектром второй группы определяют как ложные сигналы - сигналы от зоны возможных тектонических нарушений. При этом при выявлении равномерного или неравномерного расположения сигналов возможно их сравнение относительно сигналов других измерений с одной точки наблюдения, или относительно сигналов с других каналов их записи с этой точки наблюдения при многоканальном способе наблюдения, или относительно сигналов их записей с соседних точек наблюдения при одноканальном способе наблюдения. При наличии точек наблюдения больше одной в районе исследования сигнал от фундамента дополнительно характеризует его присутствие в большинстве точек наблюдения.a signal with this maximum is taken as a false signal corresponding to the resonance between the day surface and the foundation — the signal from the foundation, the point with the spectrum, in which there is a signal from the foundation with a monotonic decrease in the spectrum amplitude towards large frequencies from the maximum of the signal from the foundation, is recognized as a hopeless observation point spectra of signals in which there are maxima at frequencies greater than the frequency of the maximum signal from the foundation, these spectra are classified into two groups: 1) spectra with equal by the uneven arrangement of signal maxima with an offset of relative to other measurements by less than half the width of their maximum, 2) spectra with an uneven arrangement of signal maximums with an offset of other measurements by at least half the width of their maximum; the observation point with signals with a spectrum of the first group is defined as promising for the presence of deposits from natural hydrocarbons, signals with a spectrum of the second group are defined as false signals - signals from the zone of possible tectonic disturbances. In this case, when identifying a uniform or uneven arrangement of signals, it is possible to compare them relative to signals of other measurements from one observation point, or relative to signals from other channels of their recording from this observation point with a multi-channel observation method, or relative to signals from their recordings from neighboring observation points with a single-channel observation method observations. If there are more observation points in the study area, the signal from the foundation additionally characterizes its presence at most observation points.
Данный способ позволяет отграничить ложные сигналы от сигналов от продуктивного пласта и тем самым резко повысить достоверность принимаемых решений. Регистрацию и запись сигналов проводят в широком диапазоне частот 0.5-50 Гц, соответствующем диапазону глубин залегания фундамента.This method allows you to distinguish between false signals from signals from the reservoir and thereby dramatically increase the reliability of decisions. The registration and recording of signals is carried out in a wide frequency range of 0.5-50 Hz, corresponding to the range of the depths of the basement.
Способы поиска и разведки реализованы с использованием известных аппаратных средств, например с помощью мобильного цифрового сейсмометрического комплекса «Экспресс-4» разработки КБ «Геофизприбор» РАН (г.Москва). Блок-схема мобильного многоканального сейсмометрического комплекса включает следующие основные модули:Search and reconnaissance methods are implemented using well-known hardware, for example, using the Express-4 mobile digital seismometric complex developed by the Geofizpribor Design Bureau of the Russian Academy of Sciences (Moscow). The block diagram of a mobile multi-channel seismometric complex includes the following main modules:
- комплект высокочувствительных сейсмических датчиков типа СМ-ЗКВ ADNR;- a set of highly sensitive seismic sensors of the type SM-ZKV ADNR;
- выносной распределитель с кабельными линиями связи;- remote distributor with cable communication lines;
- регистрирующий модуль с блоком фильтров и усилителей, платой аналого-цифровых преобразователей, цифроаналоговых преобразователей, компьютером;- a recording module with a block of filters and amplifiers, a board of analog-to-digital converters, digital-to-analog converters, a computer;
- GPS-приемник GARMIN 12 XL;- GPS-
- блок питания;- Power Supply;
- блок калибровки.- calibration block.
Датчики представляют собой магнитоэлектрические маятниковые сейсмоприемники, преобразующие скорость механических колебаний в электрический ток, при этом напряжение, возбуждаемое на концах рабочей обмотки приемника, пропорционально скорости колебания грунта. Регистрирующий модуль комплекса «Экспресс-4» обеспечивает прием сейсмических сигналов, их преобразование в цифровой код, регистрацию данных в различных форматах, привязку регистрируемых данных к единому времени, визуализацию входных данных, выполнение калибровки сейсмических каналов, предварительную оценку качества зарегистрированных данных. При обработке и анализе сигналов и их спектральных характеристик используются стандартные программные средства типа Mathlab версии 6.0 и выше.The sensors are magnetoelectric pendulum geophones that convert the speed of mechanical vibrations into electric current, while the voltage excited at the ends of the receiver’s working winding is proportional to the speed of the soil. The recording module of the Express-4 complex provides reception of seismic signals, their conversion to digital code, registration of data in various formats, binding of recorded data to a single time, visualization of input data, calibration of seismic channels, preliminary assessment of the quality of recorded data. When processing and analyzing signals and their spectral characteristics, standard software tools such as Mathlab version 6.0 and higher are used.
При конкретных исследованиях и натурных испытаниях были использованы три сейсмических приемника - комплект высокочувствительных сейсмических датчиков типа СМ-ЗКВ ADNR мобильного цифрового сейсмометрического комплекса «Экспресс-4» с 4 каналами записей, расположенных на расстоянии 50-100 метров друг от друга, в диапазоне частот 0,5-50 Гц, соответствующем глубине залегания фундамента 6-8 км, запись сейсмических сигналов проводили одновременно для всех каналов записей в течение не менее 400 с, в результате приема и обработки сигналов были получены спектральные характеристики, включающие ложные сигналы от фундамента, сигналы от нарушений, сигнал от продуктивного пласта.For specific studies and field tests, three seismic receivers were used - a set of highly sensitive seismic sensors of the SM-ZKV type ADNR of the Express-4 mobile digital seismometric complex with 4 recording channels located at a distance of 50-100 meters from each other, in the
Недостатком данного способа является относительно невысокая достоверность, т.к. произвести генерирование сигнала в диапазоне 05,-1,0 Гц посредством трех однотипных сейсмических приемников, с одинаковой измерительной базой представляет собой сложную техническую задачу, особенно в морских условиях.The disadvantage of this method is the relatively low reliability, because to generate a signal in the range of 05, -1.0 Hz using three seismic receivers of the same type, with the same measuring base, is a difficult technical task, especially in marine conditions.
В известном способе [8] решается техническая задача повышения эффективности сейсморазведки для больших глубин. Техническим результатом является увеличение глубины сейсморазведки при одновременном повышении достоверности и эффективности сейсморазведки на различных глубинах за счет использования всего частотного диапазона микросейсмического сигнала, в том числе и сверхнизких частот.The known method [8] solves the technical problem of increasing the efficiency of seismic exploration for great depths. The technical result is to increase the depth of seismic exploration while increasing the reliability and efficiency of seismic exploration at various depths through the use of the entire frequency range of the microseismic signal, including ultra-low frequencies.
При этом технический результат достигается за счет того, что в способе сейсморазведки, включающем предварительное определение дисперсионной кривой микросейсмических волн, характерной для исследуемой территории, путем проведения синхронной регистрации микросейсмических сигналов не менее чем тремя сейсмостанциями с вертикальными сейсмодатчиками с последующей оценкой по полученным данным зависимости кажущихся скоростей распространения микросейсмических волн от частоты сигнала, определение длин волн и частотного диапазона на основе анализа кажущихся скоростей, в котором микросейсмический сигнал состоит из волн Рэлея, размещение сейсмодатчиков на исследуемой территории таким образом, чтобы расстояние между ними составляло не более половины самой короткой длины волны Рэлея, определение амплитудной неидентичности измерительных каналов сейсмодатчиков в полосе частот микросейсмического сигнала путем одновременной регистрации микросейсмического сигнала всеми сейсмодатчиками в одной точке в течение времени, достаточного для установления стационарности спектра мощности микросейсмического сигнала, с последующим определением логарифмической разности спектров всех измерительных каналов сейсмодатчиков, регистрацию микросейсмического сигнала не менее чем двумя сейсмостанциями, одна из которых установлена стационарно в центральной части исследуемой территории, а остальные перемещаются по исследуемой территории, накопление спектра мощности микросейсмического сигнала в каждой точке измерений в течение времени, достаточного для установления стационарности спектра, расчет спектра пространственных вариаций микросейсмического сигнала для каждой точки измерений путем определения логарифмической разности спектра мощности для каждой точки измерений и спектра мощности микросейсмического сигнала, накопленного на сейсмостанции, установленной стационарно, в течение эквивалентного времени в тот же временной период с учетом амплитудной неидентичности измерительных каналов сейсмодатчиков, построение карты амплитудных вариаций микросейсмического сигнала для каждой частоты спектра пространственных вариаций, привязку каждой полученной карты соответствующей ей глубине Н согласно соотношению:In this case, the technical result is achieved due to the fact that in the seismic survey method, which includes preliminary determination of the dispersion curve of microseismic waves characteristic of the study area by synchronously recording microseismic signals with at least three seismic stations with vertical seismic sensors with subsequent evaluation of the apparent velocity dependences based on the obtained data the propagation of microseismic waves from the signal frequency, the determination of wavelengths and the frequency range based on e analysis of apparent velocities, in which the microseismic signal consists of Rayleigh waves, placing seismic sensors in the study area so that the distance between them is no more than half the shortest Rayleigh wavelength, determining the amplitude non-identity of the measuring channels of the seismic sensors in the microseismic signal frequency band by simultaneously recording microseismic signal by all seismic sensors at one point for a time sufficient to establish the stationarity of the spectrum the power of the microseismic signal, with the subsequent determination of the logarithmic difference of the spectra of all measuring channels of the seismic sensors, the registration of the microseismic signal by at least two seismic stations, one of which is installed stationary in the central part of the study area, and the rest move across the study area, accumulation of the power spectrum of the microseismic signal at each point measurements for a time sufficient to establish the stationarity of the spectrum, the calculation of the spectrum of spaces variations of the microseismic signal for each measurement point by determining the logarithmic difference of the power spectrum for each measurement point and the power spectrum of the microseismic signal stored at the seismic station installed stationary for an equivalent time in the same time period, taking into account the amplitude non-identity of the measuring channels of the seismic sensors, map amplitude variations of the microseismic signal for each frequency of the spectrum of spatial variations, the binding of each gender scientific map corresponding to its depth H according to the ratio:
Н=λpK,H = λ p K,
где К - экспериментально установленный числовой коэффициент, зависящий от слагающих пород,where K is the experimentally established numerical coefficient depending on the constituent rocks,
λр - длина волны Рэлея, определенная по дисперсионной кривой, м.λ p - Rayleigh wavelength, determined by the dispersion curve, m
Отличительными признаками известного способа является определение дисперсионной кривой микросейсмических волн с последующей оценкой зависимости кажущихся скоростей распространения микросейсмических волн от частоты сигнала, определение длин волн и частотного диапазона, состоящего из волн Рэлея, размещение сейсмодатчиков вышеуказанным методом, определение амплитудной неидентичности измерительных каналов сейсмодатчиков с последующим определением логарифмической разности спектров, регистрация микросейсмического сигнала сейсмостанциями, одна из которых установлена стационарно, накопление спектра мощности микросейсмического сигнала до установления стационарности спектра, расчет спектра пространственных вариаций микросейсмического сигнала для каждой точки измерений, построение карты амплитудных вариаций микросейсмического сигнала для каждой частоты спектра пространственных вариаций, привязка каждой полученной карты соответствующей ей глубине согласно вышеприведенному соотношению, что позволяет увеличить глубину сейсморазведки при одновременном повышении достоверности и эффективности сейсморазведки на различных глубинах за счет использования всего частотного диапазона микросейсмического сигнала, в том числе и сверхнизких частот. Микросейсмические сигналы представлены в общем случае суммой объемных и поверхностных волн типа Лява и Рэлея. При этом энергия поверхностных волн в микросейсмическом сигнале гораздо выше энергии объемных волн и при реализации способа они не учитываются. Использование вертикальных датчиков позволяет вычленить из поверхностных волн только волны Рэлея, которые содержат нулевую моду даже в отсутствие ярких отражающих границ, в отличие от волн Лява. Размещение сейсмических датчиков на расстоянии друг от друга не более половины самой короткой длины волны Рэлея позволяет достигнуть максимального разрешения способа по горизонтали. Учет амплитудной не идентичности измерительных каналов сейсмических датчиков позволяет исключить индивидуальные характеристики измерительных каналов при построении карт. Накопление спектра мощности микросейсмического сигнала в каждой точке измерений до установления стационарности спектра необходимо производить ввиду двойственности природы микросейсмического сигнала, который состоит из детерминированных цугов со случайными начальными фазами, случайными частотами, амплитудами и направлениями прихода. На достаточно больших временах эти детерминированные цуги представляют собой случайный стационарный сигнал. Именно эти стационарные характеристики, в том числе спектр мощности, определяются во время измерений. Расчет спектра пространственных вариаций микросейсмического сигнала для каждой точки измерений необходим для того, чтобы исключить влияние источников, формирующих микросейсмический сигнал. Построение карт амплитудных вариаций микросейсмического сигнала и привязку их к глубине производят для получения механических характеристик среды на различных глубинах.The distinguishing features of the known method is the determination of the dispersion curve of microseismic waves with the subsequent assessment of the dependence of the apparent propagation velocities of microseismic waves on the signal frequency, the determination of wavelengths and the frequency range consisting of Rayleigh waves, the placement of seismic sensors by the above method, the determination of the amplitude non-identity of the measuring channels of seismic sensors with the subsequent determination of the logarithmic spectral difference, seismic microseismic signal recording stations, one of which is stationary, the accumulation of the power spectrum of the microseismic signal until the spectrum is stationary, the calculation of the spectrum of spatial variations of the microseismic signal for each measurement point, the construction of a map of the amplitude variations of the microseismic signal for each frequency of the spectrum of spatial variations, the binding of each received map to its corresponding depth according to the above ratio, which allows to increase the depth of seismic exploration while increasing The reliability and effectiveness of seismic exploration at various depths through the use of the entire frequency range of the microseismic signal, including ultra-low frequencies. Microseismic signals are represented in the general case by the sum of body and surface waves of the Love and Rayleigh type. Moreover, the energy of surface waves in a microseismic signal is much higher than the energy of body waves and are not taken into account when implementing the method. The use of vertical sensors makes it possible to isolate only Rayleigh waves from the surface waves that contain the zero mode even in the absence of bright reflecting boundaries, in contrast to Love waves. Placing seismic sensors at a distance from each other of no more than half the shortest Rayleigh wavelength allows you to achieve maximum horizontal resolution of the method. Taking into account the amplitude non-identity of the measuring channels of seismic sensors allows you to exclude the individual characteristics of the measuring channels when building maps. The accumulation of the power spectrum of the microseismic signal at each measurement point before establishing the stationarity of the spectrum must be done due to the duality of the nature of the microseismic signal, which consists of deterministic trains with random initial phases, random frequencies, amplitudes and directions of arrival. At sufficiently large times, these deterministic trains are a random stationary signal. It is these stationary characteristics, including the power spectrum, that are determined during measurements. The calculation of the spectrum of spatial variations of the microseismic signal for each measurement point is necessary in order to exclude the influence of sources forming the microseismic signal. The mapping of amplitude variations of the microseismic signal and their binding to the depth are made to obtain the mechanical characteristics of the medium at various depths.
Известный способ сейсморазведки [8] осуществляется следующим образом. Предварительно определяют дисперсионную кривую микросейсмических волн, характерную для исследуемой территории путем проведения синхронной регистрации микросейсмических сигналов не менее чем тремя сейсмостанциями с вертикальными сейсмических датчиками с последующей оценкой по полученным данным зависимости кажущихся скоростей распространения микросейсмических волн от частоты сигнала. Определяют длины волн и частотный диапазон микросейсмического сигнала на основе анализа кажущихся скоростей, в котором он состоит из волн Рэлея. Сейсмические датчики размещают на исследуемой территории таким образом, чтобы расстояние между ними составляло не более половины самой короткой длины волны Рэлея. Затем определяют амплитудную не идентичность измерительных каналов сейсмических датчиков в полосе частот микросейсмического сигнала путем одновременной регистрации микросейсмического сигнала всеми сейсмическими датчиками в одной точке в течение времени, достаточного для установления стационарности спектра мощности микросейсмического сигнала, с последующим определением логарифмической разности спектров всех измерительных каналов сейсмических датчиков. Регистрируют микросейсмический сигнал не менее чем двумя сейсмостанциями, одна из которых установлена стационарно в центральной части исследуемой территории, а остальные перемещаются по исследуемой территории. Проводят накопление спектра мощности микросейсмического сигнала в каждой точке измерений в течение времени, достаточного для установления стационарности спектра. Рассчитывают спектр пространственных вариаций микросейсмического сигнала для каждой точки измерений путем определения логарифмической разности спектра мощности для каждой точки измерений и спектра мощности микросейсмического сигнала, накопленного на сейсмостанции, установленной стационарно, в течение эквивалентного времени в тот же временной период с учетом амплитудной не идентичности измерительных каналов сейсмических датчиков. Строят карты амплитудных вариаций микросейсмического сигнала для каждой частоты спектра пространственных вариаций. Делают привязку каждой полученной карты соответствующей ей глубине.The known method of seismic exploration [8] is as follows. The dispersion curve of microseismic waves characteristic of the study area is preliminarily determined by performing synchronous registration of microseismic signals by at least three seismic stations with vertical seismic sensors, followed by an assessment of the dependence of the apparent propagation velocity of microseismic waves on the signal frequency. The wavelengths and frequency range of the microseismic signal are determined based on an analysis of the apparent velocities in which it consists of Rayleigh waves. Seismic sensors are placed in the study area so that the distance between them is no more than half the shortest Rayleigh wavelength. Then, the amplitude non-identity of the measuring channels of the seismic sensors in the microseismic signal frequency band is determined by simultaneously recording the microseismic signal by all seismic sensors at one point for a time sufficient to establish the stationarity of the power spectrum of the microseismic signal, followed by determining the logarithmic difference of the spectra of all the measuring channels of the seismic sensors. A microseismic signal is recorded by at least two seismic stations, one of which is installed stationary in the central part of the study area, and the rest move around the study area. The power spectrum of the microseismic signal is accumulated at each measurement point for a time sufficient to establish the stationarity of the spectrum. The spectrum of spatial variations of the microseismic signal for each measurement point is calculated by determining the logarithmic difference of the power spectrum for each measurement point and the power spectrum of the microseismic signal accumulated at a stationary seismic station for an equivalent time in the same time period, taking into account the amplitude non-identity of the measurement channels of the seismic sensors. Maps of amplitude variations of the microseismic signal are constructed for each frequency of the spectrum of spatial variations. Make a binding of each received card corresponding to its depth.
Значение коэффициента К устанавливают экспериментально в ходе математического моделирования на основе метода конечных элементов распространения Рэлеевских волн в неоднородном полупространстве, сложенном породами, близкими к породам вулканического происхождения.The value of the coefficient K is established experimentally in the course of mathematical modeling on the basis of the finite element method for the propagation of Rayleigh waves in an inhomogeneous half-space composed of rocks close to rocks of volcanic origin.
Использование предлагаемого способа сейсморазведки позволяет повысить достоверность сейсморазведки, дает принципиальную возможность провести сейсморазведку в местах, недоступных для применения искусственных источников, позволяет производить сейсморазведку на больших глубинах, позволяет производить сейсморазведку в режиме мониторинга без использования источников. Способ технически прост в исполнении, экологически чист, эффективен с точки зрения затрат.Using the proposed method of seismic exploration allows to increase the reliability of seismic exploration, provides a fundamental opportunity to conduct seismic surveys in places inaccessible to the use of artificial sources, allows seismic exploration at great depths, allows seismic exploration in monitoring mode without using sources. The method is technically simple to implement, environmentally friendly, cost effective.
Однако установление значения коэффициента К по экспериментальным данным путем математического моделирования осуществляется на допущении, что значение коэффициента К соответствует значению коэффициента в неоднородном пространстве, сложенном породами, близкими к породам вулканического происхождения. В случае, если породы неоднородного пространства сложены породами не вулканического происхождения, то значение коэффициента будет отличным от принятого, что повлечет за собой существенную погрешность в конечные результаты исследований.However, the determination of the value of the coefficient K from experimental data by mathematical modeling is carried out on the assumption that the value of the coefficient K corresponds to the value of the coefficient in an inhomogeneous space composed of rocks close to rocks of volcanic origin. If the rocks of the heterogeneous space are composed of rocks of non-volcanic origin, then the value of the coefficient will be different from the accepted one, which will entail a significant error in the final research results.
Кроме того, при построении карт амплитудных вариаций микросейсмического сигнала используют метод триангуляции, при применении которого результаты вычислений дифференциалов различных порядков не являются достоверными.In addition, when constructing maps of the amplitude variations of the microseismic signal, the triangulation method is used, when applying which the results of calculating differentials of various orders are not reliable.
Задачей заявляемого технического решения является повышение достоверности сейсмических исследований при поиске и разведке месторождений углеводородов.The objective of the proposed technical solution is to increase the reliability of seismic studies in the search and exploration of hydrocarbon deposits.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе сейсмической разведки при поиске углеводородов, включающем регистрацию естественного сейсмического фона и сейсмического сигнала на исследуемом пространстве, измеренных одним и более сейсмическими комплексами, с последующей математической обработкой измеренных значений, предварительное определение дисперсионной кривой микросейсмических волн, характерной для исследуемой территории, путем проведения синхронной регистрации микросейсмических сигналов не менее чем тремя сейсмостанциями с вертикальными сейсмическими датчиками с последующей оценкой по полученным данным зависимости кажущихся скоростей распространения микросейсмических волн от частоты сигнала, определение длин волн и частотного диапазона на основе анализа кажущихся скоростей, в котором микросейсмический сигнал состоит из волн Рэлея, размещение сейсмических датчиков на исследуемой территории таким образом, чтобы расстояние между ними составляло не более половины самой короткой длины волны Рэлея, определение амплитудной не идентичности измерительных каналов сейсмических датчиков в полосе частот микросейсмического сигнала путем одновременной регистрации микросейсмического сигнала всеми сейсмическими датчиками в одной точке в течение времени, достаточного для установления стационарности спектра мощности микросейсмического сигнала, с последующим определением логарифмической разности спектров всех измерительных каналов сейсмических датчиков, накопление спектра мощности микросейсмического сигнала в каждой точке измерений в течение времени, достаточного для установления стационарности спектра, расчет спектра пространственных вариаций микросейсмического сигнала для каждой точки измерений путем определения логарифмической разности спектра мощности для каждой точки измерений и спектра мощности микросейсмического сигнала, накопленного на сейсмостанции, установленной стационарно, в течение эквивалентного времени в тот же временной период с учетом амплитудной не идентичности измерительных каналов сейсмических датчиков, построение карты амплитудных вариаций микросейсмического сигнала для каждой частоты спектра пространственных вариаций, привязку каждой полученной карты соответствующей ей глубине; при этом выполняют регистрацию информационных сигналов по их измеряемым компонентам в течение промежутка времени, достаточного для записи статистически достоверного шумового сигнала в инфранизкочастотном диапазоне, осуществляют расчет спектральных характеристик с использованием Фурье-преобразования полученных сигналов, их анализ на наличие ложных сигналов и сигналов от продуктивного пласта с природными углеводородами, исключают из рассмотрения ложные сигналы, выполняют анализ оставшихся сигналов с вынесением суждения о наличии или отсутствии углеводородов, регистрацию и запись проводят по вертикальным компонентам информационных сигналов в диапазоне частот 0,5-50 Гц, соответствующем диапазону глубин залегания фундамента, Фурье-преобразование компонентов информационных сигналов проводят по их первой производной, на полученных спектрах выявляют максимум, который принимают за соответствующий резонансу между дневной поверхностью и фундаментом ложный сигнал - сигнал от фундамента, бесперспективной точкой наблюдения признают точку со спектром, в котором присутствует сигнал от фундамента с монотонным спадом амплитуды спектра в сторону больших частот от максимума сигнала от фундамента, точку наблюдения, в спектрах сигналов которой присутствуют максимумы на частотах, больших частоты максимума сигнала от фундамента, со смещением их относительно других измерений менее чем на половину ширины своего максимума, принимают как перспективную на наличие залежей от природных углеводородов, о наличии залежи углеводородов судят по изменению спектральной мощности информационного сигнала на измеренных частотах, в отличие от известных способов, определение дисперсионной кривой микросейсмических волн, характерной для исследуемой территории, путем проведения синхронной регистрации микросейсмических сигналов не менее чем тремя сейсмостанциями выполняют путем регистрации сейсмических шумов на частотах 0,008-20 Гц на границе вода - грунт, при этом выделяют из спектра горизонтальных составляющих нечетные гармоники 0,003 и 0,005 Гц, а из спектра вертикальной составляющей выделяют четные гармоники 0,002, 0,004, 0,006 и 0,008 Гц, при этом дополнительно измеряют вариации магнитного поля на частотах 0,01-1,0 Гц, магнитную индукцию электромагнитного поля на частотах 1-200 Гц, электрическую составляющую электромагнитного поля на частотах 1-500 Гц, акустические шумы на частотах 5-50000 Гц, гидродинамический шум моря на частотах 0,01-100 Гц в зонах тектонических разломов, по измеренным параметрам выполняют факторный анализ на уровнях естественного геофизического фона и геофизического фона в период фазы нахождения солнца и луны на одной небесной линии, путем построения графика амплитуд градиентов сейсмических, геодеформационных, геохимических, гидрофизических показателей при базе измерений, не превышающей 50-100 километров в средних широтах и 8-10 километров в высоких и экваториальных широтах соответственно, при этом учитывают короткопериодные вариации магнитного поля, вызванные морским волнением, минимизируют ошибки магнитной съемки, путем выявления тонкой структуры магнитных неоднородностей и определения их параметров, регистрацию гидроакустических сигналов выполняют с выделением фаз типа РР, S и Т, приход акустической волны сейсмического происхождения определяют по величине сдвига частоты рассеянного излучения, при этом посредством устройств регистрации, размещенных на удалении от прибрежной зоны, выполняют анализ низкочастотных составляющих рассеянного сигнала, используя в качестве опорных квазигармонических высокочастотных сигналов шумы судоходства, а посредством устройств регистрации, размещенных в прибрежной зоне, определяют момент появления и направление прихода сейсмических волн путем узкополосной фильтрации и спектрального анализа волн, выделение фаз типа РР, S и Т осуществляют путем узкополосной фильтрации посредством рекурсивных фильтров Баттерфорта, при этом входную фильтрацию осуществляют посредством рекурсивных фильтров с целочисленными коэффициентами, а сигналы с частотой дискретизации 100 Гц и ниже подвергают фильтрации с коэффициентами в виде чисел с плавающей запятой; регистрацию гидроакустических сигналов осуществляют посредством широкополосных донных сейсмографов с не менее чем тремя сейсмическими каналами, при этом сигналы анализируются тремя независимыми детекторами, а сигнал обнаружения вырабатывается при совпадении сигналов по крайней мере в двух каналах из трех; спектральный анализ выполняют как объемных волн фаз РР и S, так и поверхностных волн Лява, Релея и Стоунли, построение карты амплитудных вариаций микросейсмического сигнала для каждой частоты спектра пространственных вариаций, а также привязку каждой полученной карты соответствующей ей глубине выполняют путем аппроксимации профиля рельефа по разрезу относительно береговой линии, а в качестве базового сплайна используют кубический сплайн с нулевыми граничными производными, при этом построение двумерной сплайн-функции производится путем тензорного произведения одномерных сплайнов; измерительную базу на морском дне формируют путем размещения сейсмических приемников на расстоянии не более 5 км друг от друга, с образованием равнобедренного треугольника в подводном пространстве, в вершинах которого размещены сейсмические приемники, при этом приемники сейсмических колебаний размещают в шельфовой зоне, вдоль линии подножия континентального склона и вдоль оси, перпендикулярной линии Гардинера по границам разлома, выявление локальных структур, перспективных в нефтегазоносном отношении, выполняют путем сейсмического профилирования посредством мобильной сейсмической станции с многократным перекрытием отражающих границ, а сейсмический комплекс для сейсмической разведки, состоящий их стационарных сейсмических приемников и мобильного многоканального сейсмометрического модуля, каждый из которых состоит из блока высокочувствительных сейсмических датчиков, регистрирующего модуля с блоком фильтров и усилителей, платы аналого-цифровых преобразователей, цифроаналоговых преобразователей, компьютера, GPS-приемника, блока питания, блока калибровки, блока обработки, анализа сигналов и их спектральных характеристик, программных средств типа Mathlab версии 6.0 и выше, в отличие от известных устройств, сейсмический комплекс включает плавательное средство, летательный аппарат, автономную сейсмическую донную станцию, придонную сейсмическую станцию, поплавковую сейсмическую станцию, при этом мобильный сейсмический модуль выполнен в виде управляемого подводного аппарата, плавательное средство снабжено подводным зондом, регистрирующая аппаратура сейсмического комплекса дополнительно содержит датчик обнаружения метана, гидрофизический модуль, донный сейсмометр, датчик магнитного поля с блоком управления, пенетрометр, гравиметр, устройство для возбуждения упругих колебаний в морской среде, донный датчик давления, модем гидроакустического канала связи, модем спутникового канала связи, блок пространственной ориентации, акустический доплеровский измеритель профиля течений, блок гидрохимических измерений.The problem is solved due to the fact that in the method of seismic exploration when searching for hydrocarbons, which includes recording the natural seismic background and seismic signal in the studied space, measured by one or more seismic complexes, followed by mathematical processing of the measured values, preliminary determination of the dispersion curve of microseismic waves, characteristic for the study area, by conducting synchronous registration of microseismic signals by at least three seismic stations with vertical seismic sensors, followed by the assessment of the dependence of the apparent propagation velocity of microseismic waves on the signal frequency, the determination of wavelengths and the frequency range based on the analysis of apparent velocities, in which the microseismic signal consists of Rayleigh waves, placing seismic sensors in the study area in this way so that the distance between them is no more than half of the shortest Rayleigh wavelength, the determination of the amplitude non-identity ism signal channels of seismic sensors in the microseismic signal frequency band by simultaneously registering the microseismic signal with all seismic sensors at one point for a time sufficient to establish the stationarity of the power spectrum of the microseismic signal, with the subsequent determination of the logarithmic difference of the spectra of all measuring channels of the seismic sensors, accumulating the power spectrum of the microseismic signal at each measurement point for a time sufficient to establish stationary spectrum, calculating the spectrum of spatial variations of the microseismic signal for each measurement point by determining the logarithmic difference of the power spectrum for each measurement point and the power spectrum of the microseismic signal accumulated at a seismic station installed stationary for an equivalent time in the same time period, taking into account the amplitude the identity of the measuring channels of seismic sensors, building a map of the amplitude variations of the microseismic signal for each th frequency of the spectrum of spatial variations, the binding of each received map to its corresponding depth; at the same time, information signals are recorded by their measured components for a period of time sufficient to record a statistically reliable noise signal in the infra-low-frequency range, spectral characteristics are calculated using the Fourier transform of the received signals, and they are analyzed for the presence of false signals and signals from the reservoir with natural hydrocarbons, false signals are excluded from consideration, an analysis of the remaining signals is carried out with a judgment on the presence of whether there are no hydrocarbons, registration and recording are carried out on the vertical components of the information signals in the frequency range 0.5-50 Hz, corresponding to the range of the basement depths, the Fourier transform of the components of the information signals is carried out according to their first derivative, the maximum that is taken as a false signal corresponding to the resonance between the day surface and the foundation - a signal from the foundation, the point with the spectrum at which the presence there is a signal from the foundation with a monotonic decrease in the amplitude of the spectrum towards higher frequencies from the maximum of the signal from the foundation, an observation point in the signal spectra of which there are maxima at frequencies greater than the frequency of the maximum of the signal from the foundation, with their offset relative to other measurements by less than half its width maximum, taken as promising for the presence of deposits from natural hydrocarbons, the presence of hydrocarbons is judged by the change in the spectral power of the information signal at the measured frequency In contrast to the known methods, the determination of the dispersion curve of microseismic waves characteristic of the study area by synchronously recording microseismic signals by at least three seismic stations is carried out by recording seismic noise at frequencies of 0.008-20 Hz at the water-ground boundary, from the spectrum of the horizontal components, the odd harmonics are 0.003 and 0.005 Hz, and even harmonics of 0.002, 0.004, 0.006, and 0.008 Hz are extracted from the spectrum of the vertical component, while magnetic field oscillations at frequencies of 0.01-1.0 Hz, magnetic induction of an electromagnetic field at frequencies of 1-200 Hz, electric component of an electromagnetic field at frequencies of 1-500 Hz, acoustic noise at frequencies of 5-50000 Hz, hydrodynamic noise of the sea at frequencies 0.01-100 Hz in the zones of tectonic faults, according to the measured parameters, they perform factor analysis at the levels of the natural geophysical background and geophysical background during the phase of the sun and moon being on the same celestial line, by plotting the amplitudes of the seismic gradients, geode formation, geochemical, hydrophysical indicators with a measurement base not exceeding 50-100 kilometers in the middle latitudes and 8-10 kilometers in the high and equatorial latitudes, respectively, while taking into account short-period variations in the magnetic field caused by sea waves, minimize magnetic imaging errors by detecting fine structure of magnetic inhomogeneities and determination of their parameters, registration of hydroacoustic signals is performed with the separation of phases such as PP, S and T, the arrival of an acoustic wave of seismic origin driving is determined by the magnitude of the frequency shift of the scattered radiation, while using the recording devices located at a distance from the coastal zone, the low-frequency components of the scattered signal are analyzed using the noise of navigation as reference quasi-harmonic high-frequency signals, and using registration devices located in the coastal zone, the moment of appearance and direction of arrival of seismic waves by narrow-band filtering and spectral analysis of waves, the separation of phases such as PP, S and T is carried out by narrow-band filtering using Butterford recursive filters, while input filtering is performed by recursive filters with integer coefficients, and signals with a sampling frequency of 100 Hz and below are filtered with coefficients in the form of floating point numbers; sonar signals are recorded by means of broadband bottom seismographs with at least three seismic channels, while the signals are analyzed by three independent detectors, and the detection signal is generated when the signals coincide in at least two of the three channels; Spectral analysis is performed both of the body waves of the PP and S phases, and of the Love, Rayleigh, and Stoneley surface waves, the mapping of the amplitude variations of the microseismic signal for each frequency of the spectrum of spatial variations, and the mapping of each received map to its corresponding depth is performed by approximating the profile of the relief along the section relative to the coastline, and as the base spline, a cubic spline with zero boundary derivatives is used, while the construction of a two-dimensional spline function is performed by em-dimensional tensor product spline; the measuring base on the seabed is formed by placing seismic receivers at a distance of not more than 5 km from each other, with the formation of an isosceles triangle in the underwater space at the tops of which seismic receivers are placed, while the seismic oscillation receivers are placed in the shelf zone, along the foot line of the continental slope and along the axis perpendicular to the Gardiner line along the fault boundaries, the identification of local structures, perspective in the oil and gas bearing, is carried out by seismic profiling by means of a mobile seismic station with multiple overlapping reflecting boundaries, and a seismic complex for seismic exploration, consisting of stationary seismic receivers and a mobile multi-channel seismometric module, each of which consists of a block of highly sensitive seismic sensors, a recording module with a block of filters and amplifiers, an analog- digital converters, digital-to-analog converters, computer, GPS-receiver, power supply, calibration unit, unit processing, analysis of signals and their spectral characteristics, software such as Mathlab version 6.0 and higher, in contrast to known devices, a seismic complex includes a floating means, an aircraft, an autonomous seismic bottom station, a bottom seismic station, a float seismic station, and a mobile seismic one the module is made in the form of a controlled underwater vehicle, the swimming means is equipped with an underwater probe, the recording equipment of the seismic complex additionally contains methane detection sensor, hydrophysical module, bottom seismometer, magnetic field sensor with control unit, penetrometer, gravimeter, device for exciting elastic vibrations in the marine environment, bottom pressure sensor, hydro-acoustic communication channel modem, satellite communication channel modem, spatial orientation unit, acoustic Doppler flow profile meter, hydrochemical measurement unit.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами.The essence of the proposed technical solution is illustrated by drawings.
Фиг.1. Размещение средств регистрации сейсмических сигналов.Figure 1. Placement of seismic signal recording means.
На чертеже показаны: береговая линия 1, водная поверхность 2, континентальный шельф 3, склон 4, подножие континентального шельфа 5, линия Гардинера 6, разлом 7, плавательное средство 8, летательный аппарат 9, автономная сейсмическая донная станция 10, придонная сейсмическая станция 11, поплавковая сейсмическая станция 12, управляемый подводный аппарат 13, подводный зонд 14, искусственные спутники Земли 15.The drawing shows: coastline 1,
Фиг.2. Схема тестовых измерений по профилю для выявления границы газогидратной залежи и границ ее разлома. На схеме показаны: граница зоны образования газогидратов 16, границы разлома 17, отражающий горизонт зоны газогидратов 18, профиль измерений 19, направление диффузии газов 20, а также водная поверхность 2, континентальный шельф 3, разлом 7, плавательное средство 8, летательный аппарат 9, автономная сейсмическая донная станция 10, придонная сейсмическая станция 11, поплавковая сейсмическая станция 12, управляемый подводный аппарат 13, подводный зонд 14, искусственные спутники Земли 15.Figure 2. The scheme of test measurements along the profile to identify the boundaries of gas hydrate deposits and the boundaries of its fault. The diagram shows: the boundary of the gas
Фиг.3. Конструкция автономной сейсмической донной станции.Figure 3. The design of an autonomous seismic bottom station.
Конструкция автономной сейсмической донной станции 10 включает подводный спектроанализатор 21, раму 22, блок питания 23 для автономной работы, блок контроля радиоактивного загрязнения 24, прочный корпус 25, модем кабельной линии связи 26, блок регистрации и управления 27, силовую дугу 28, подводную аппаратуру гидроакустического телеуправления 29, ферму 30, гидрофизический модуль 31, донный сейсмометр 32, блок управления 33 датчиком магнитного поля, катушку прецессии 34, коммутационную коробку 35, пенетрометр 36, гравиметр 37, устройство для возбуждения упругих колебаний в морской среде 38, донный датчик давления 39.The design of an autonomous
Фиг.4. Конструкция придонной сейсмической станции. Конструкция придонной сейсмической станции состоит из рамы 40, на которой установлен сферический титановый прочный корпус 41, внутри которого установлены аппаратурные блоки. Корпус 41 соединен тросом 42 с размыкателем 43, который соединен якорным канатом 44 с якорем 45. На верхней части рамы 40 установлен выносной блок 46, внутри которого размещены устройства, предназначенные для сочленения придонной станции с судовым комплексом. На верхней части рамы 40 также установлены гидрофизический модуль 47, узлы и элементы спутникового 48 и гидроакустического 49 каналов связи. Рама 40 сочленена с анкерным устройством 50, на котором закреплен донный сейсмометр 51, в рабочем положении, размещаемый посредством анкерного устройства 50 на морском дне 3.Figure 4. The design of the bottom seismic station. The design of the bottom seismic station consists of a
Фиг.5. Блок-схема придонной сейсмической станции.Figure 5. Block diagram of the bottom seismic station.
Блок-схема придонной сейсмической станции включает сейсмический модуль 52, сейсмоакустический модуль 53, гидрофизический модуль 54, датчик магнитного поля 55, блок регистрации и управления 56, модем 57 гидроакустического канала связи 49, модем 58 спутникового канала связи 48, блок пространственной ориентации 59, гидроакустический размыкатель 60, акустический доплеровский измеритель профиля течений 61, блок гидрохимических измерений 62, датчик метана 63, донный датчик давления 64, радиомаяк 65, проблесковый маяк 66, блок питания 67.The block diagram of the bottom seismic station includes a
Фиг.6. Блок-схема гидрофизического модуля 54. Блок-схема гидрофизического модуля 54 включает датчик скорости течения 68, датчик температуры 69, датчик электрической проводимости 70, датчик гидростатического давления 71, микропроцессор 72.6. The block diagram of the
Фиг.7. Блок-схема датчика магнитного поля 55. Блок-схема датчика магнитного поля 55 включает феррозондовый датчик 73, фазовый чувствительный усилитель 74 ключевого типа, трехканальный АЦП 75, температурный датчик 76, выходной порт 77, ЦАП 78, 79, микроконтроллер 80, интерфейс 81, преобразователь 82 напряжение-ток, фильтр низких частот 83, обмотку компенсации 84, микрокомпьютер 85. Фазовый чувствительный усилитель 74, ЦАП 78, 79 и преобразователь 82 напряжение-ток образуют канал обработки сигналов по горизонтальной составляющей магнитного поля 8644. Аналогичные элементы образуют каналы 87 и 88, предназначенные для обработки сигналов по продольной и вертикальной составляющей магнитного поля, соответственно.7. The block diagram of the
Фиг.8. Вид входного напряжения на АЦП 75.Fig. 8. Type of input voltage to the
Фиг.9. Алгоритм обработки данных при получении одного значения магнитного поля.Fig.9. Data processing algorithm when receiving a single magnetic field value.
Фиг.10. Диаграмма направленности горизонтальных компонент трехкомпонентного векторного сейсмометра.Figure 10. The pattern of the horizontal components of a three-component vector seismometer.
Фиг.11. Общий вид управляемого подводного аппарата. Управляемый подводный аппарат состоит из корпуса 89, маршевого движителя 90, вертикальных туннельных движителей 91, горизонтальных туннельных движителей 92. На корпусе 1 установлены антенны 93 и 94 соответственно гидроакустического и спутникового канала связи. Внутри корпуса расположены система навигации и управления движением 95, система позиционирования 96, комплекс гидроакустических средств 97 (промерный эхолот, профилограф, гидролокатор бокового обзора, измеритель скорости звука), приемник сейсмических сигналов 98, гравиметр 99 и магнитометр 100).11. General view of a controlled underwater vehicle. The controlled underwater vehicle consists of a
Фиг.12. Блок-схема устройства для возбуждения упругих колебаний в морской среде.Fig. 12. Block diagram of a device for exciting elastic vibrations in a marine environment.
Устройство состоит из корпуса 101, сопла 102, свечи зажигания 103, катушки возбуждения 104, источника питания 105.The device consists of a
Фиг.13. Фрагменты записей сейсмических волн.Fig.13. Fragments of records of seismic waves.
На фиг.13а представлен фрагмент записи землетрясения на юге озера Байкал.On figa presents a fragment of an earthquake in the south of Lake Baikal.
На фиг.13б приведен пример записи вертикальной компоненты Сычуаньского землетрясения, на которой хорошо видны вступления объемных Р и S волн. Расстояние до эпицентра землетрясения около 5600 км.On figb shows an example of recording the vertical component of the Sichuan earthquake, which is clearly visible arrivals of bulk P and S waves. The distance to the epicenter of the earthquake is about 5600 km.
На фиг.13в представлен фрагмент записи вертикальной компоненты сейсмоприемника землетрясения на о. Хонсю.On figv presents a fragment of the recording of the vertical components of the earthquake seismic receiver on about. Honshu.
Подводный зонд 14 состоит из геофизической аппаратуры, которая включает измерительные датчики геофонного и гидрофонного типов, модули приема, регистрации, преобразования и хранения зарегистрированных сигналов, блоки сопряжения с бортовым модулем плавательного средства, гидроакустические измерительные средства - многолучевой эхолот, профилограф, гидролокатор бокового обзора, измеритель скорости звука.The
Датчик обнаружения метана 63 представляет собой датчик типа METS ("CAPSUM"), который позволяют измерять концентрацию метана в водной толще. Датчик представляет собой полупроводниковый прибор, принцип работы которого заключается в том, что диффузия молекул углеводородов из воды через специальную силиконовую мембрану транслируется в камеру датчика. Адсорбция молекул углеводов на активном слое датчика приводит к электронному обмену с молекулами кислорода, таким образом, меняя сопротивление активного слоя, которое преобразуется в выходное (измеряемое) напряжение.
Основные характеристики датчика:Main characteristics of the sensor:
- 10 µм силиконовая мембрана;- 10 μm silicone membrane;
- рабочая глубина 0-3500 м;- working depth 0-3500 m;
- рабочая температура 2-20°С;- operating temperature 2-20 ° C;
- время измерения от 1 до 3 с;- measurement time from 1 to 3 s;
- время стабилизации диффузии до 5 минут, в зависимости от турбулентности;- diffusion stabilization time up to 5 minutes, depending on turbulence;
- входное напряжение 9-36 В;- input voltage 9-36 V;
- расход энергии 160 мА/ч;- power consumption 160 mA / h;
- выходной сигнал - аналоговый 0-5 В и цифровой RS - 485;- output signal - analog 0-5 V and digital RS - 485;
- метан 50 нмоль/л - 10 µм моль/л.-
Блок гидрохимических измерений 62 предназначен для измерения спектров комбинационного рассеяния оптического излучения в составе подводной обсерватории посредством спектроанализатора. По спектрам комбинационного рассеивания получают информацию о составе морской воды. Основные технические характеристики спектроанализатора: спектральный диапазон 0,52-0,78 мкм, полоса пропускания 0,54 нм на 0,783 мкм, точность позиционирования по спектру 0,2 нм, число спектральных каналов 4096.The block of
Спектроанализатор 21 предназначен для измерения спектров комбинационного рассеяния оптического излучения в составе подводной станции. По спектрам комбинационного рассеивания получают информацию о составе морской воды. Основные технические характеристики спектроанализатора 1: спектральный диапазон 0,52-0,78 мкм, полоса пропускания 0,54 нм на 0,783 мкм, точность позиционирования по спектру 0,2 нм, число спектральных каналов 4096.The
Пенетрометр 36 представляет собой зонд, установленный на телескопическом устройстве, и предназначен для выполнения морской грунтовой съемки. Пенетрометр представляет собой конусовидный снаряд, оснащенный датчиками, которые под действием силы тяжести заглубляются в грунт. Аналогом пенетрометра 36 является пенетрометр типа «СРТ Fugro» с глубиной проникновения зонда в грунт до 20 м. По измеренным коэффициентам сопротивления и трения определяются прочностные характеристики грунта.
Аналогом гравиметра 37 является гравиметр типа BGM-3, обеспечивающий выполнение точных измерений при больших помехах.An analogue of the
Блок контроля радиоактивного загрязнения 24 содержит модуль контроля радиационного загрязнения, который предназначен для определения in situ содержания гамма-излучающих радионуклидов (как техногенного, так и естественного происхождения) в морской воде.The radioactive
Основные технические характеристики модуля контроля радиационного загрязнения: диапазон регистрируемых энергий 0,2-3,0 мэВ, энергетическое разрешение по линии цезия 137 13%, число уровней квантования спектра 256, максимальное число отсчетов в канале 65 000, максимальная скорость регистрации не менее 1000 1/с.The main technical characteristics of the radiation pollution control module are: the range of recorded energies is 0.2-3.0 meV, the energy resolution along the cesium line is 137 13%, the number of quantization levels of the spectrum is 256, the maximum number of samples in the channel is 65,000, the maximum recording speed is at least 1000 1 /from.
Блок гидрохимических измерений 62 содержит классификатор для классификации загрязнений морской воды по спектральным характеристикам и молекулярному составу морской воды. Аналогами датчиков блока гидрохимических измерений являются устройства, приведенные в источниках (1. Основные процессы и аппаратура химической технологии. Под ред. Дытнерского Ю.Н. - М., Химия, 1983. 2. Химико-аналитические комплексы фирмы Agilent Technologies (US), http://www.chem.agilent.com. 3. Химико-аналитические комплексы фирмы SRI Instruments (US), http://www.perichrom.com. 4. Химико-аналитические комплексы ЗАО "Хроматэк" (RU), http://www.chronomatec.ru.).The block of
Гидрофизический модуль 47 состоит из двух основных компонент: акустического трехкомпонентного измерителя течений типа 3D-ACM модель 3ACM-CBP-S и измерителя электропроводности и температуры, выполненного на основе измерителя скорости течения типа CTS-C-1ED.The
Датчик скорости течения представляет собой акустический измеритель течения и измеряет три компоненты скорости течения на одном горизонте и включает в себя трехкомпонентный магнитный компас для измерения магнитного поля Земли в трех проекциях, двухосевой электролитический инклинометр для измерения отклонения от вертикали, твердотельный датчик температуры. Принцип измерения скорости течения основан на измерении разности времен пролета акустического импульса в прямом и обратном направлении («времяпролетный» измеритель). Он может быть также оснащен датчиком давления, для измерения глубины постановки датчика скорости течения. Он также имеет интерфейс для подключения датчика солености и температуры и два входных канала постоянного тока для подключения внешних датчиков. Результаты измерений передаются в реальном времени в формате ASCII по последовательному интерфейсу RS-232 или RS-485 при скорости 19200 бит/с, либо записываться в стандартное статическое ОЗУ размером 0,5 МБ, питаемое литиевой батареей для последующего считывания. Он имеет глубину постановки до 7000 м и вариант «прибрежной» постановки до 1000 м глубины (в зависимости от конструктивного исполнения корпуса и диапазона измерения датчика давления),The current velocity sensor is an acoustic current meter and measures the three components of the current velocity on one horizon and includes a three-component magnetic compass for measuring the Earth’s magnetic field in three projections, a two-axis electrolytic inclinometer for measuring deviations from the vertical, and a solid-state temperature sensor. The principle of measuring the flow velocity is based on measuring the difference in the time of flight of the acoustic pulse in the forward and reverse directions (“time-of-flight” meter). It can also be equipped with a pressure sensor to measure the depth of setting of the current velocity sensor. It also has an interface for connecting a salinity and temperature sensor and two DC input channels for connecting external sensors. The measurement results are transmitted in real time in ASCII format via the RS-232 or RS-485 serial interface at a speed of 19200 bit / s, or written to a standard static RAM of 0.5 MB in size, powered by a lithium battery for subsequent reading. It has a setting depth of up to 7000 m and a “coastal” setting of up to 1000 m of depth (depending on the design of the body and the measuring range of the pressure sensor),
Программное обеспечение (программа 3DACM97) позволяет конфигурировать и настраивать датчик с использованием стандартного пользовательского интерфейса Windows. Данные могут передаваться в режиме реального времени или считываться из внутренней памяти прибора. Данные, передаваемые в режиме реального времени, могут быть представлены в графическом виде на экране дисплея. Программное обеспечение в режиме реального времени принимает и сохраняет данные о векторе скорости, данные с трехкомпонентного компаса, инклинометра, данные с дополнительных датчиков, включая датчик солености, температуры, давления.The software (3DACM97 program) allows you to configure and configure the sensor using the standard Windows user interface. Data can be transmitted in real time or read from the internal memory of the device. Real-time data can be displayed graphically on the display screen. The software in real time receives and stores data on the velocity vector, data from a three-component compass, inclinometer, data from additional sensors, including a salinity, temperature, pressure sensor.
Данные о векторе скорости и показания инклинометра усредняются с помощью алгоритма векторного осреднения по временному интервалу от 15 секунд до 60 минут. Программа ACMPost позволяет графически отображать прочитанные данные на дисплее и сохранять данные по измерениям солености, температуры, давления в файле стандарта DAT C00 и HDR. Эти форматы также могут читаться программой ACMPost.Data on the velocity vector and inclinometer readings are averaged using the vector averaging algorithm over a time interval from 15 seconds to 60 minutes. ACMPost program allows you to graphically display the read data on the display and save data on measurements of salinity, temperature, pressure in a file of standard DAT C00 and HDR. These formats can also be read by ACMPost.
Датчик температуры и датчик электрической проводимости выполнены в виде единого модуля, который обеспечивает возможность высокоточного измерения электропроводности и температуры.The temperature sensor and the electrical conductivity sensor are made in the form of a single module, which provides the possibility of high-precision measurement of electrical conductivity and temperature.
Электронный интерфейс обеспечивает выход напряжения постоянного тока пропорционально электропроводности и температуре. Управление выходом напряжения достигается посредством двух управляемых пользователем логических линий.An electronic interface provides DC voltage output in proportion to electrical conductivity and temperature. Voltage output control is achieved through two user-controlled logic lines.
Датчики электропроводности и температуры основаны на датчике электропроводности с индуктивной связью. Индуктивные датчики демонстрируют естественную устойчивость, в отличие от датчиков, основанных на незащищенных электродах, при изменении их геометрии, которая вызывается биообрастанием. Большой внутренний диаметр датчика электропроводности устраняет необходимость в насосе или других искусственных средствах проведения потока воды через датчик. Использование высококачественного платинового термометра сопротивления приводит к линейным измерениям температуры, характеризуемым высокой стабильностью. Электронный сигнал очень линеен, что устраняет необходимость использования комплексных уравнений для преобразования выходных сигналов в физические величины.Conductivity and temperature sensors are based on an inductively coupled conductivity sensor. Inductive sensors demonstrate natural stability, unlike sensors based on unprotected electrodes, when their geometry changes, which is caused by biofouling. The large internal diameter of the conductivity sensor eliminates the need for a pump or other artificial means of conducting water flow through the sensor. The use of a high-quality platinum resistance thermometer leads to linear temperature measurements characterized by high stability. The electronic signal is very linear, which eliminates the need to use complex equations to convert output signals to physical quantities.
Коммуникационный протокол модуля включает в себя развитую систему команд, позволяющую организовать работу с модулем наиболее удобным для пользователя образом.The communication protocol of the module includes an advanced command system that allows you to organize work with the module in the most convenient way for the user.
Модуль может работать в одном из четырех режимов:The module can operate in one of four modes:
- режим RUN MODE (normal).- RUN MODE (normal) mode.
В этом режиме модуль осуществляет измерения всех параметров.In this mode, the module measures all parameters.
- режим RUN MODE (fast pressure)- RUN MODE mode (fast pressure)
В этом режиме измерения осуществляются только для датчика давления и передается значение только величины давления.In this mode, measurements are made only for the pressure sensor and only the pressure value is transmitted.
Режимы OPEN MODE (изменение констант калибровки) и CAL MODE (проведение калибровки) являются вспомогательными и используются при проведении метрологического обслуживания прибора. Измеренные величины автоматически пересчитываются в физические значения и в таком виде (в ASCII-кодах) передаются пользователю, а также записываются в память, откуда могут быть считаны позднее в произвольный момент времени.The OPEN MODE (change of calibration constants) and CAL MODE (calibration) modes are auxiliary and are used during metrological maintenance of the device. The measured values are automatically converted into physical values and in this form (in ASCII codes) are transmitted to the user, as well as recorded in memory, from where they can be read later at an arbitrary point in time.
Блок пространственной ориентации 59 представляет собой датчик пространственной ориентации и предназначен для использования в составе сейсмического модуля для определения точного положения в пространстве сейсмического модуля 52 и сейсмоакустического модуля 53.The
В качестве датчика блока пространственной ориентации 59 используется модуль электронного компаса типа ТСМ 2.50, который представляет собой трехосевой курсовой компас с компенсатором наклона, конструктивно выполненный на одной плате с блоком электроники. Компас оснащен системой электронной компенсации, которая позволяет производить точные вычисления азимута, бортового наклона (крена) и килевого наклона (тангажа) при угловых положениях ±50 градусов.As the sensor of the
Датчик магнитного поля 55 (фиг.7) изготовлен на базе чувствительного элемента феррозондового магнитометра типа LEMI-018B и предназначен для измерения 3-х компонент индукции магнитного поля Земли и их вариаций, а также температуры.The magnetic field sensor 55 (Fig. 7) is made on the basis of a sensitive element of a flux-gate magnetometer of the LEMI-018B type and is designed to measure 3 components of the Earth's magnetic field induction and their variations, as well as temperature.
В состав датчика магнитного поля входят: блок сенсоров, в котором находятся первичные измерительные преобразователи магнитного поля, и блок электроники, который имеет встроенный термометр для измерения температуры внутри блока. Блок электроники и блок датчиков размещены в прочных корпусах и соединены специальным кабелем.The composition of the magnetic field sensor includes: a sensor unit, which contains the primary measuring transducers of the magnetic field, and an electronics unit, which has a built-in thermometer to measure the temperature inside the unit. The electronics unit and the sensor unit are housed in rugged enclosures and connected by a special cable.
Феррозондовый магнитометр является полностью автономным автоматическим прибором, управляемым микропроцессорной системой, построенной на базе микроконтроллера.The flux-gate magnetometer is a fully autonomous automatic device controlled by a microprocessor system based on a microcontroller.
Микроконтроллер 80 руководит работой магнитометра и передает данные о магнитном поле и температуре по UART порту. Магнитное поле измеряется феррозондовым датчиком 73, который располагается на расстоянии от 1 м и более от блока электроники. Феррозондовый датчик 73 и блок электроники соединены между собой специальным тестовым кабелем.
Феррозондовый датчик 73 возбуждается напряжением возбуждения с частотой f1=5236 Гц, Выходные сигналы датчика усиливаются и фильтруются с помощью фазовых чувствительных усилителей (ФЧУ) 74 ключевого типа. На их выходах формируется сигнал с частотой второй гармоники напряжения возбуждения f2=10472 Гц. Отфильтрованный сигнал поступает с выхода каждого ФЧУ на один из каналов трехканального аналого-цифрового преобразователя АЦП 75.The
Программа обработки и оцифровки данных на примере одного канала магнитометра показана на фиг.8, на которой изображен сигнал, поступающий на вход АЦП 375, а также показаны моменты времени, в которые производится считывание амплитуды сигналов. Для вычисления одного значения магнитного поля используется формула (1).The program for processing and digitizing data on the example of one channel of the magnetometer is shown in Fig. 8, which shows the signal supplied to the input of the ADC 375, and also shows the times at which the amplitude of the signals is read. To calculate one value of the magnetic field, formula (1) is used.
Вычисление измеряемых значений UJ по такой формуле устраняет влияние температурного смещения нуля избирательного усилителя, а также АЦП 75.The calculation of the measured values of U J by this formula eliminates the influence of the temperature offset of the zero of the selective amplifier, as well as the
Далее производится усреднение измеряемых n раз значений Uj (j=1…n) за период времени, кратный 20 мс (период частоты 50 Гц). Это позволяет уменьшить шумы по цепи входного сигнала, а также значительно ослабить влияние сети частотой 50 Гц. Выделение усредненной за этот период величины измеряемого сигнала Uc выполняется по формуле (2).Next, the values of U j (j = 1 ... n) measured n times are averaged over a time period that is a multiple of 20 ms (
Ввиду большого значения n полученное среднее значение Uc по каждому каналу весьма устойчиво к случайным сбоям и используется для создания сигнала компенсации с помощью цифроаналоговых преобразователей ЦАП 78 и ЦАП 79, которые далее суммируются и преобразуются в ток компенсации с помощью блока преобразователя напряжение-ток (U/I) 82. Этот ток подается в обмотку компенсации Wc, создавая с ее помощью магнитное поле в объеме датчика, равное и противоположное по направлению измеряемому полю. Выходное напряжение тех же ЦАП 78 и 79 после прохождения через фильтр низких частот второго порядка с частотой среза 0.5 Гц (не показан) поступает на аналоговый выход магнитометра.Due to the large value of n, the obtained average value of U c for each channel is very resistant to random failures and is used to create a compensation signal using digital-to-
Коды, которые установились на ЦАП 78 и ЦАП 79 после завершения процесса компенсации, пропорциональны измеряемым значениям магнитного поля. Они далее поступают через управляющий микроконтроллер 80 и UART/RS-232 преобразователь 77 в микрокомпьютер 82. посредством которого визуализируются зарегистрированные данные, которые также записываются в файл на жестком диске.The codes that are installed on the
На фиг.9 приведен алгоритм получения одного значения на выходе магнитометра.Figure 9 shows the algorithm for obtaining one value at the output of the magnetometer.
Алгоритм выполняется в такой последовательности:The algorithm is executed in the following sequence:
1. Начальные установки. Коммутируется необходимый магнитный канал, обнуляются рабочие регистры микроконтроллера, i=1, выбирается n из условия Т=20 мс.1. Initial settings. The necessary magnetic channel is switched, the working registers of the microcontroller are reset, i = 1, n is selected from the condition T = 20 ms.
2. Синхронизация по срезу импульса частоты возбуждения f1 магнитометра.2. Synchronization by a slice of a pulse of the excitation frequency f1 of the magnetometer.
3. Синхронизация по срезу импульса второй гармоники частоты возбуждения магнитометра f2.3. Synchronization along the slice of the pulse of the second harmonic of the excitation frequency of the magnetometer f2.
4. Считывание с АЦП i-го значения напряжения.4. Reading from the ADC of the i-th voltage value.
5. Повторяют пункты 3, 4, 5 до получения i=4.5. Repeat steps 3, 4, 5 until i = 4.
6. Накопление данных и вычисление Uj по формуле (1).6. The accumulation of data and the calculation of U j according to the formula (1).
7. Запоминание Uj.7. Remembering U j .
8. Проверка того j=n, если нет, повторяем пункты с 2 по 8, если да, идем дальше.8. Checking that j = n, if not, repeat
9. По окончании цикла 20 мс вычисляют среднее значение Uc по формуле (2).9. At the end of the 20 ms cycle, calculate the average value of U c according to the formula (2).
10. Проводят коррекцию значения ЦАП.10. Spend the correction of the value of the DAC.
После включения магнитометра его АЦП 75 находится в насыщении и реализуется алгоритм начальной компенсации с линейно возрастающим сигналом на выходах ЦАП 78, что обеспечивает достаточно эффективный по скорости алгоритм компенсации, при котором разность между компенсирующим и измеренным полем будет постоянно уменьшаться. Если эта разность уменьшится до величины, меньшей ±2 нТл, АЦП 75 выйдет из насыщения и алгоритм компенсации изменится: необходимое значение компенсирующего сигнала вычисляется микропроцессором 82 по показаниям АЦП 75 и корректирует значение кода компенсации ЦАП 78. После этого включается другой компенсационный алгоритм, при котором значение кода ЦАП 78 остается неизменным (он осуществляет грубую компенсацию данной составляющей магнитного поля), а корректируется лишь код компенсации ЦАП 79 по показаниям АЦП 75. При максимальном значении измеряемого поля ±60000 нТл цена 1 бита ЦАП 36 составляет 1.8 нТл, а цена 1 бита ЦАП 37 - 0.01 нТл.After the magnetometer is turned on, its
Выходное показание магнитометра для каждого из каналов представляется в виде 32 разрядного кода, который состоит из 16 разрядов, снимаемых с ЦАП 78, и 16 разрядов, которые снимаются с ЦАП 79 (выходные коды этих ЦАП перекрывают друг друга).The output reading of the magnetometer for each channel is presented in the form of a 32-bit code, which consists of 16 bits removed from the
Возбуждение феррозондового датчика осуществляется специальной цепью возбуждения, создающей сигнал с минимальным содержанием второй гармоники. Параллельно напряжения с выходов ЦАП 78 и ЦАП 79, пропорциональные значениям измеряемых компонент индукции магнитного поля, после суммирования и фильтрации поступают на аналоговые выходы магнитометра.Excitation of the flux-gate sensor is carried out by a special excitation circuit, which creates a signal with a minimum content of the second harmonic. In parallel, the voltages from the outputs of
При временном исчезновении питания или при сбое микроконтроллера инициируется автоматический перезапуск системы. После перезапуска магнитометр входит в рабочий режим, происходит компенсация внешнего магнитного поля и запись продолжается без вмешательства оператора.In the event of a temporary power failure or a malfunction of the microcontroller, an automatic restart of the system is initiated. After restarting, the magnetometer enters the operating mode, the external magnetic field is compensated, and recording continues without operator intervention.
Размещение магнитометров на разных горизонтах по глубине и тихоходном управляемом подводном аппарате позволяет учесть короткопериодные вариации магнитного поля, которые наблюдаются на всех широтах, существенно осложняясь за Полярным кругом, и их градиенты во времени и амплитуды таковы, что за 1 с поле может измениться более чем на 0,1 гаммы. Кроме того, появляется возможность учета вариаций, вызванных морским волнением, что позволяет минимизировать ошибки магнитной съемки, что обеспечивается путем выявления тонкой структуры магнитных неоднородностей и определения их параметров.The placement of magnetometers at different depth horizons and a low-speed controlled underwater vehicle makes it possible to take into account the short-period variations of the magnetic field that are observed at all latitudes, significantly complicating the Arctic Circle, and their gradients in time and amplitude are such that the field can change by more than 1 second 0.1 gamma. In addition, it becomes possible to take into account variations caused by sea waves, which minimizes the errors of magnetic surveying, which is achieved by revealing the fine structure of magnetic inhomogeneities and determining their parameters.
Учитывая, что опорные геологические разрезы обычно расположены далеко от районов работ, общим требованием к комплексированию является получение данных максимальным числом методов для более уверенной последующей геологической интерпретации. Это позволяет выявить структуры осадочной толщи, гравитационного и магнитного полей с целью тектонического районирования, а также выполнить картирование структур второго порядка, выявить локальные структуры, перспективные в нефтегазоносном отношении.Considering that geological reference sections are usually located far from the areas of work, the general requirement for integration is to obtain data with the maximum number of methods for a more confident subsequent geological interpretation. This makes it possible to identify the structures of the sedimentary stratum, gravitational and magnetic fields with the aim of tectonic zoning, as well as to map the structures of the second order, to identify local structures that are promising in the oil and gas bearing.
Сейсмическое, гравиметрическое и гидромагнитное профилирование выполняется с многократным перекрытием отражающих границ.Seismic, gravimetric and hydromagnetic profiling is performed with multiple overlapping reflective boundaries.
Блок регистрации и управления 27 предназначен для синхронной оцифровки и регистрации сигналов от сейсмических и иных датчиков различного типа. Оцифровка сигналов производится с помощью 8-канального дельта-сигма АЦП с разрешением в 24 бита. Он имеет энергонезависимую память объемом 16 Гб, а также дополнительную энергонезависимую память для хранения служебной информации и данных калибровки времени с частотой квантования 100 Гц, емкостью памяти 16 Гб и продолжительностью непрерывной записи 160 суток.The registration and
Подготовка блока регистрации и управления 27 к работе, а именно: проверка работоспособности, наличия необходимых сигналов, очистка и проверка памяти, установка и проверка внутренних часов реального времени производится посредством судового комплекса через последовательный интерфейс типа RS-232. Считывание зарегистрированных данных производится с помощью специального дополнительного устройства по интерфейсу USB.Preparation of the registration and
Передача цифровой телеметрической информации от сейсмических станций производится блоками 256 Байт посредством подводной аппаратуры телеуправления 29.The transmission of digital telemetric information from seismic stations is carried out in 256 Byte blocks by means of
Для повышения достоверности передачи цифровой телеметрической информации в аппаратуре применяется избыточное кодирование циклическим кодом (2072,2048) в сочетании с принципом повторной передачи по автозапросу информационных блоков с обнаруженными ошибками.To increase the reliability of the transmission of digital telemetric information in the equipment, redundant coding with a cyclic code (2072,2048) is used in combination with the principle of retransmission of information blocks with detected errors by auto-request.
Управление передачей цифровой информации осуществляется дистанционно по радиомодему.The transmission of digital information is controlled remotely via a radio modem.
Обмен сигналами между плавательным средством и сейсмическими устройствами осуществляется в последовательном виде старт-стопными комбинациями на скорости 14400 Бод.Signals are exchanged between the vessel and the seismic devices in sequential form by start-stop combinations at a speed of 14400 baud.
Алгоритм основного режима работы диспетчерских станций (установленных на плавательном средстве или летательном аппарате) при обслуживании сети из нескольких автономных сейсмических донных станций 10, придонных сейсмических станций 11, поплавковых сейсмических станций 12 и управляемого подводного аппарата 13, перед их постановкой в морской среде, заключается в обеспечении информационной связи между ними и диспетчерской станцией, которая осуществляется по гидроакустическому каналу связи по методу доступа с временным разделением абонентов. К одной диспетчерской станции одновременно возможно подключение до 8 подводных станций, работающих в автономном необслуживаемом режиме.The algorithm of the main mode of operation of dispatching stations (installed on a ship or aircraft) when servicing a network of several autonomous
Количество измерительных каналов в каждой подводной станции зависит от решаемой задачи в конкретном месте ее постановки. В принципе, максимальное количество цифровых измерительных каналов может быть до 30, а аналоговых - до 6.The number of measuring channels in each underwater station depends on the problem being solved at a particular place of its formulation. In principle, the maximum number of digital measuring channels can be up to 30, and analog - up to 6.
Управляющий компьютер диспетчерской станции и программно-математическое обеспечение, служба реального времени предназначены для управления оборудования подводной станции, диагностирования ее неисправностей, приема данных, получаемых с подводной станции и размещения получаемых данных на устройствах накопления информации. Функционирование всего аппаратно-программного комплекса определяется файлом конфигурации, который создается специальной программой и задает наличие подводных станций, тип используемых геофизических каналов, параметры каналов, а также наличие или отсутствие аппаратуры синхронизации времени (приемник GPS).The control computer of the dispatching station and the software and software, the real-time service are designed to control the equipment of the underwater station, diagnose its malfunctions, receive data received from the underwater station and place the received data on the information storage devices. The functioning of the entire hardware and software complex is determined by the configuration file, which is created by a special program and sets the presence of underwater stations, the type of geophysical channels used, channel parameters, as well as the presence or absence of time synchronization equipment (GPS receiver).
При запуске программы регистрации считывается конфигурация всей сети подводной станции и производится привязка времени по Гринвичу с точностью до нескольких десятков микросекунд и расчет поправок к частоте кварца компьютера для поддержания функционирования комплекса в случае кратковременного отказа приемника GPS. Синхронизация времени осуществляется каждую секунду от приемника GPS.When starting the registration program, the configuration of the entire network of the submarine station is read out and the Greenwich time is referenced to within a few tens of microseconds and the corrections are calculated to the frequency of the computer’s quartz to maintain the functioning of the complex in the event of a short-term GPS receiver failure. Time synchronization is carried out every second from the GPS receiver.
Вслед за синхронизацией происходит опрос, программирование, синхронизация и запуск оборудования отдельных подводных станций. Запрашивается состояние оборудования каждой подводной станции (ее исправность, наличие каналов, исправность каналов и т.д.). В случае возникших проблем на экран выдается соответствующее сообщение (оно также записывается в файл протокола функционирования). В блок регистрации и управления подводной станции передается программа работы для каждого измерительного канала, частота опроса и коэффициент усиления.Following synchronization, there is a survey, programming, synchronization and start-up of equipment of individual underwater stations. The state of equipment of each underwater station is requested (its serviceability, availability of channels, serviceability of channels, etc.). In case of problems, an appropriate message is displayed on the screen (it is also recorded in the operation protocol file). The program of work for each measuring channel, the interrogation frequency, and the gain are transmitted to the registration and control unit of the submarine station.
Перед запуском каждый блок управления и регистрации синхронизируется по времени компьютера диспетчерской станции (в дальнейшем синхронизация проводится каждые 10 с). При синхронизации учитывается время прохождения сигнала от компьютера диспетчерской станции до синхронизируемого блока регистрации и управления 27. После этого блок регистрации и управления 27 запускается и начинает сбор данных с измерительных каналов. Блок регистрации и управления в каждой подводной станции работает независимо и всю информацию сжимает и складывает в буферную память.Before starting, each control and registration unit is synchronized by the time of the dispatch station computer (in the future, synchronization is carried out every 10 s). During synchronization, the time taken to pass the signal from the computer of the control station to the synchronized registration and
Управляющий компьютер диспетчерской станции циклически запрашивает у соответствующего блока управления и регистрации 27 данные о зарегистрированных датчиками сигналов и, в случае их наличия, принимает их и записывает в свои буфера в оперативной памяти. После накопления достаточного количества данных для канала они переписываются в файл, соответствующий типу канала. Обычно эти файлы расположены на другом компьютере и доступны по локальной сети, хотя для кратковременных экспериментов система может быть сконфигурирована таким образом, что будет использоваться локальный диск. При кратковременных разрывах связи (до 10 мин) данные не теряются в силу наличия у каждого блока управления и регистрации 27 достаточно большого собственного буфера. В процессе обмена данными оператором может быть проведена калибровка любого измерительного канала, входящего в состав сети диспетчерской станции. При возникновении нештатных ситуаций (разрыв связи с подводной станцией, его поломка, отказ отдельных каналов, либо восстановления вышеперечисленного), а также некоторых штатных ситуаций - возникновение события или запуск калибровки соответствующего измерительного канала выдается сообщение на экран, включающее время по Гринвичу наступления ситуации, имена подводных станций и канала и само сообщение. Сообщения также записываются в буфер размером 100 строк и в файл протокола. Буфер может быть просмотрен оператором в любое время.The control computer of the dispatching station cyclically requests from the corresponding control and
Устройство для возбуждения упругих колебаний в морской среде 38 содержит корпус 101, сопло 102, свечу зажигания 103, катушку возбуждения 104, источник питания 105.A device for exciting elastic vibrations in the marine environment 38 comprises a
Корпус 101 выполнен цилиндрической формы. Цилиндр выполнен двустенным из антикоррозийного металла, состоящим из двух корпусов (внешний корпус и внутренний корпус). Между внешним и внутренним корпусами, образующими полость, размещен макролон для придания корпусу 101 жесткости. В полости размещены источник питания 105 и катушка возбуждения 104. В верхней части корпус 1 сочленен с соплом 102, внутренняя поверхность которого снабжена вертикальными ребрами для повышения акустических свойств. Размещение источника питания 105 и катушки возбуждения 104 в полости с макролоном обусловлено гашением акустических сигналов, возникающих при работе источника питания 105 и катушки возбуждения 104.The
Устройство работает следующим образом. При погружении устройства морская вода через сопло 102 поступает в цилиндр и заполняет внутренний объем цилиндра. С источника питания 105 напряжение порядка 27 В поступает на катушку возбуждения 104, с которой электрический сигнал поступает на свечу зажигания 103, на которой образуется электрический разряд порядка 1000 А. При этом происходит электрохимическая реакция между ионами кислорода и водорода, в результате которой возникает акустическая волна. Акустическая волна через сопло 102, внутренняя поверхность которого снабжена вертикальными ребрами, распространяется в морской воде. Акустическая волна регистрируется приемниками акустических сигналов, расположенных как непосредственно в зонах установки устройств для возбуждения упругих колебаний, так и в прибрежной зоне.The device operates as follows. When the device is immersed, sea water through the
Донный датчик давления 39 представляет собой кварцевый измеритель давления.The
Известные аналогичные устройства, основанные на использовании глубоководных регистраторов волны цунами, устанавливаются, как правило, вдоль защищаемого побережья. Такие регистраторы производят измерение давления или толщины водного слоя и должны иметь очень высокую чувствительность. Высота волны цунами в открытом океане в 10 см может многократно увеличиваться на мелководье и представлять существенную опасность. Поэтому при постановке на глубину, например, 3 км регистраторы должны иметь чувствительность не хуже 3×10-5.Known similar devices based on the use of deep-sea tsunami wave recorders are installed, as a rule, along the protected coast. Such recorders measure the pressure or thickness of the water layer and must have a very high sensitivity. The height of the tsunami wave in the open ocean of 10 cm can increase many times in shallow water and pose a significant danger. Therefore, when setting to a depth of, for example, 3 km, registrars should have a sensitivity no worse than 3 × 10 -5 .
Такую чувствительность обеспечивают только кварцевые измерители давления. При этом для измерения толщины водного слоя используют донные эхолоты, что необходимо для компенсации погрешности, обусловленной неравномерностью распространения скорости звука в воде.This sensitivity is provided only by quartz pressure meters. At the same time, bottom echo sounders are used to measure the thickness of the water layer, which is necessary to compensate for the error due to the uneven distribution of the speed of sound in water.
При этом зарегистрированные сигналы, в виде синусоидальных колебаний, измеряемого параметра при наложении на них акустических и гидродинамических шумов техногенного характера, могут быть как периодическими, так и апериодическими, что требует получения многочисленных массивов измеряемого параметра для выявления амплитуды, статистически достоверно отличающейся от фоновой для достижения положительного технического результата.In this case, the recorded signals, in the form of sinusoidal oscillations, of the measured parameter when superimposed on them by anthropogenic acoustic and hydrodynamic noises, can be both periodic and aperiodic, which requires multiple arrays of the measured parameter to identify the amplitude that is statistically significantly different from the background to achieve positive technical result.
Кроме того, отрицательное воздействие на достоверность прогноза оказывает появление микросейсмических штормов (резких и относительно кратковременных увеличений уровня микросейсм на дне), вызываемых сильными морскими штормами, придонными течениями и сейсмической активностью, как от удаленных землетрясений, так и сейсмоакустическими колебаниями от группы местных землетрясений и сейшевыми колебаниями поверхности воды, возникающими при приливах и вызванные при этом приливными течениями.In addition, the appearance of microseismic storms (sharp and relatively short-term increases in the level of microseismic at the bottom) caused by strong sea storms, bottom currents and seismic activity, both from distant earthquakes, and seismoacoustic vibrations from a group of local earthquakes and seiche, negatively affects the reliability of the forecast. fluctuations in the surface of the water that occur during tides and are caused by tidal currents.
При этом на очень низких частотах (ниже 0,01 Гц) вследствие пренебрежительно малой толщины слоя океана по сравнению с длиной волны, колебания, вызванные микросейсмами, могут продолжаться несколько часов (10 и более), которые известными устройствами не регистрируются.Moreover, at very low frequencies (below 0.01 Hz) due to the negligibly small thickness of the ocean layer compared to the wavelength, oscillations caused by microseisms can last several hours (10 or more), which are not detected by known devices.
Сейсмоакустический модуль 53 включает блок высокочувствительных сейсмических датчиков, регистрирующий модуль 12 с блоком фильтров и усилителей, плату аналого-цифровых преобразователей, плату цифроаналоговых преобразователей, компьютер, блок калибровки, блок обработки, анализа сигналов и их спектральных характеристик, программных средств типа Mathlab версии 6.0 и выше.The seismic
Сейсмический модуль 52 выполнен в виде блока широкополосных преобразователей, который включает три датчика, ориентированных по трем плоскостям. Каждый датчик выполнен в виде герметичного цилиндрического сосуда, разделенного перегородкой на два отсека, заполненных электропроводящей жидкостью, перегородка снабжена отверстием. В середине и по бокам цилиндрического сосуда расположены сетчатые электроды, торцы цилиндра выполнены в виде упругих мембран.The
Блок широкополосных преобразователей состоит из первичных датчиков и блока обработки. Каждый первичный датчик представляет собой герметичный цилиндрический сосуд, разделенный толстой перегородкой на два отсека, заполненных специальной электропроводящей жидкостью (водный раствор йодистого калия и йода). Чтобы жидкость могла протекать из одного отсека в другой, в центре перегородки сделано тонкое отверстие, а торцы цилиндра выполнены в виде упругих мембран (в другой конструкции вместо мембран в каждом отсеке имеются полости, заполненные инертным газом). В середине и по бокам отверстия расположены сетчатые платиновые электроды, на которые подается слабое постоянное напряжение: плюс на центральный анод и минус на катоды. В результате происходит равновесная окислительно-восстановительная реакция. При увеличении прямого напряжения ток через ячейку растет вначале быстро, затем при достижении равновесного состояния ионов при напряжении Uнас наступает ток насыщения Iнас, который меняется достаточно медленно. При достижении напряжения пробоя Uнас ток через ячейку резко увеличивается. При напряжении обратной полярности протекает малый обратный ток. Рабочая область лежит в пределах от Uнас до Uпр. Рабочую точку обычно устанавливают в средней части этой области при Up≈0,5 В. Для компенсации начального тока Iнас использованы две электролитические ячейки в одном корпусе, которые образуют дифференциальную схему, позволяющую обеспечить нулевое напряжение на выходе. При приложении механических колебаний вдоль оси цилиндра происходит перетекание инерционной жидкости через отверстие в такт колебаниям. За счет механического переноса ионов равновесное состояние нарушается, и между электродами появляется ток, пропорциональный механическому воздействию. Первичные датчики устанавливаются в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Основными преимуществами датчиков является малая чувствительность к ударам (до 30g), возможность регистрировать сигналы, в вертикальном, горизонтальном и азимутальном направлении, а также малые габариты и вес, экономичное электропитание.The broadband converter unit consists of primary sensors and a processing unit. Each primary sensor is a sealed cylindrical vessel, divided by a thick partition into two compartments filled with a special electrically conductive liquid (aqueous solution of potassium iodide and iodine). To allow fluid to flow from one compartment to another, a thin hole is made in the center of the partition, and the ends of the cylinder are made in the form of elastic membranes (in a different design, instead of membranes, each compartment has cavities filled with inert gas). Mesh platinum electrodes are located in the middle and sides of the hole, to which a weak constant voltage is applied: plus to the central anode and minus to the cathodes. As a result, an equilibrium redox reaction occurs. With increasing direct voltage, the current through the cell grows rapidly at first, then when the equilibrium state of the ions is reached at a voltage U us , a saturation current I us occurs, which changes quite slowly. Upon reaching the breakdown voltage U us, the current through the cell increases sharply. With a reverse polarity voltage, a small reverse current flows. The work area lies in the range from U us to U ave . The operating point is usually set in the middle part of this region at U p ≈0.5 V. To compensate for the initial current I, we used two electrolytic cells in one housing, which form a differential circuit that allows providing zero output voltage. When mechanical vibrations are applied along the axis of the cylinder, the inertial fluid flows through the hole to the beat of the vibrations. Due to the mechanical transport of ions, the equilibrium state is violated, and a current proportional to the mechanical action appears between the electrodes. Primary sensors are installed in horizontal and vertical planes. The main advantages of the sensors are low shock sensitivity (up to 30g), the ability to register signals in the vertical, horizontal and azimuthal directions, as well as small dimensions and weight, economical power supply.
Блок обработки осуществляет сбор, оцифровку и накопление сигналов от датчиков. Подсистема представляет собой программно-аппаратный комплекс для Intel-совместимого семейства процессоров и снабжена средствами отладки и тестирования. При этом предусмотрены три режима регистрации сигналов: непрерывный, старт-стопный по заданной программе и старт-стопный с управлением по уровню сигнала. Управление параметрами блока обработки производится по результатам экспресс-обработки сигналов на основе анализа уровня энергии и спектрального состава с помощью быстрых алгоритмов реального времени.The processing unit collects, digitizes and accumulates signals from sensors. The subsystem is a hardware-software complex for an Intel-compatible processor family and is equipped with debugging and testing tools. In this case, there are three modes of signal registration: continuous, start-stop according to a given program and start-stop with control by signal level. The parameters of the processing unit are controlled by the results of express signal processing based on the analysis of the energy level and spectral composition using fast real-time algorithms.
Аппаратная часть подсистемы сбора и регистрации данных состоит из следующих основных элементов: цифрового регистратора, блока хранения точного времени, канала связи, центрального микрокомпьютера с накопителем на жестком магнитном диске.The hardware of the subsystem for collecting and recording data consists of the following basic elements: a digital recorder, an accurate time storage unit, a communication channel, a central microcomputer with a hard disk drive.
Цифровой регистратор блоков регистрации и управления 27 и 56 представляет собой микромодульный контроллер на базе Intel-совместимого процессора NEC V25 с PCMCIA флэш-накопителем и стандартным выходным средством коммуникации на основе интерфейса RS232. Микроконтроллер содержит встроенный многоканальный АЦП с последовательным интерфейсом, программируемые таймеры, часы реального времени, порты цифрового ввода-вывода, внешние каналы аппаратного прерывания и канал прямого доступа к памяти. Отличительными особенностями используемого контроллера являются миниатюрные размеры (100×70×30 мм), малое потребление (0,5 Вт), высокая надежность и низкая стоимость,The digital recorder of the registration and
Блок хранения точного времени сконструирован с использованием энергосберегающих технологий, полностью на КМОП-элементах. Используется как генератор эталонных минутных (секундных) меток для синхронизации часов микроконтроллера центрального микропроцессора.The accurate time storage unit is designed using energy-saving technologies, entirely on CMOS elements. It is used as a generator of reference minute (second) marks for synchronizing the clock of the microcontroller of the central microprocessor.
Сейсмический модуль 52 функционально объединен и с сейсмоакустическим модулем 53 для обеспечения проведения измерений одновременно несколькими датчиками различных конструкций, что приводит к повышению точности и надежности проводимых измерений.
Сейсмический модуль 52 предназначен для обеспечения непрерывного сейсмического мониторинга морского дна в широком частотном диапазоне.
Сейсмический модуль 52 включает в себя датчики:
- электрохимический велосиметр типа СМЕ-ЗОП-3, представляющий собой трехкомпонентный сейсмический датчик, предназначенный для регистрации сейсмических колебаний донной поверхности вдоль трех ортогональных направлений;- an electrochemical cycle meter, type СМЕ-ЗПО-3, which is a three-component seismic sensor designed to record seismic vibrations of the bottom surface along three orthogonal directions;
- датчик сильных движений, представляющий собой трехкомпонентный векторный сейсмометр;- a strong motion sensor, which is a three-component vector seismometer;
- датчик пространственной ориентации.- spatial orientation sensor.
Датчик сильных движений снабжен сенсором, который состоит из магнитоупругого кристаллического преобразователя, постоянного магнита высокой энергии, трех независимых электрических обмоток и единой инертной массы, а также предварительного усилителя. Датчик сильных движений преобразует три компоненты вектора акустических колебаний донной поверхности по трем ортогональным направлениям в электрические сигналы. Датчик сильных движений имеет велаксметрическую характеристику, которая, по сравнению с характеристиками традиционных приборов для измерения вибросмещений, имеет высокую частотно-зависимую чувствительность к смещениям. Чувствительность датчика сильных движений при увеличении частоты в 10 раз увеличивается в 1000 раз.The strong motion sensor is equipped with a sensor, which consists of a magnetoelastic crystalline transducer, a high-energy permanent magnet, three independent electrical windings and a single inert mass, as well as a pre-amplifier. The strong motion sensor converts the three components of the vector of acoustic vibrations of the bottom surface in three orthogonal directions into electrical signals. The sensor of strong movements has a velocity characteristic, which, in comparison with the characteristics of traditional instruments for measuring vibration displacements, has a high frequency-dependent sensitivity to displacements. The sensitivity of the sensor of strong movements with an increase in frequency by 10 times increases by 1000 times.
Для сравнения следует упомянуть, что при таком же увеличении частоты чувствительность обычных велосиметров увеличивается в 10 раз, а обычных акселерометров - увеличивается в 100 раз.For comparison, it should be noted that with the same increase in frequency, the sensitivity of conventional bicycles increases 10 times, and that of conventional accelerometers increases 100 times.
Собственные шумы магнитоупругого сенсора меньше собственных шумов сейсмометра и намного меньше собственных шумов акселерометра.The intrinsic noise of the magnetoelastic sensor is less than the intrinsic noise of the seismometer and much less than the intrinsic noise of the accelerometer.
Магнитоупругий сенсор датчика сильных движений с крутой амплитудно-частотной характеристикой может одновременно регистрировать смещения в существенном диапазоне - более 240 дБ, что позволяет одновременно измерять амплитуды смещений менее 10-15 м на частотах более 1000 Гц и более 10-3 м на частотах менее 1 Гц.The magnetoelastic sensor of the strong motion sensor with a steep amplitude-frequency characteristic can simultaneously detect displacements in a significant range of more than 240 dB, which allows simultaneous measurement of displacement amplitudes of less than 10 -15 m at frequencies of more than 1000 Hz and more than 10 -3 m at frequencies of less than 1 Hz .
Центральный микропроцессор каждой подводной станции собран на базе PC-совместимого оборудования для автоматизации промышленности с использованием процессорной платы типа MicroPC фирмы Octagon Sistems (США). Примененная конструкция отвечает жестким требованиям промышленной эксплуатации, в частности, она способна выдерживать большие перегрузки при ударах и имеет повышенную наработку на отказ. Сохранив вычислительную мощность современного персонального компьютера, он имеет малые габариты, вес и энергопотребление (несколько единиц ватт). При этом, что особенно важно для герметичной донной станции, не требуется дополнительного охлаждения (вентилятора). Наличие 16- разрядного IDE интерфейса для накопителя на жестком магнитном диске позволяет применять современные накопители повышенной емкости и соответственно увеличить время автономной работы станции, используя режим непрерывной регистрации. Система регистрации в целом оказывается полностью совместимой с PC и работает под управлением ROM-DOS (DOS 6.22).The central microprocessor of each submarine station is assembled on the basis of PC-compatible equipment for industrial automation using a processor board such as MicroPC from Octagon Sistems (USA). The applied design meets the stringent requirements of industrial operation, in particular, it is able to withstand large overloads during impacts and has increased MTBF. Having saved the computing power of a modern personal computer, it has small dimensions, weight and power consumption (several units of watts). Moreover, which is especially important for a sealed bottom station, additional cooling (fan) is not required. The presence of a 16-bit IDE interface for a hard disk drive allows the use of modern high-capacity drives and, accordingly, to increase the battery life of the station using the continuous registration mode. The registration system as a whole is fully compatible with PC and runs on ROM-DOS (DOS 6.22).
Для расширения динамического диапазона регистрируемых сигналов под каждую регистрируемую компоненту отводится два канала усиления, чувствительный и грубый, с соотношением коэффициентов усиления K1/К2=2n, где n выбирается из уровня реального сейсмического фона в месте установки станции. Таким образом, удается довести динамический диапазон станции в условиях малых помех до 130 дБ с использованием недорогого и надежного 12-разрядного АЦП.To expand the dynamic range of the recorded signals, two gain channels are allocated for each registered component, sensitive and coarse, with a ratio of gain K 1 / K 2 = 2 n , where n is selected from the level of the real seismic background at the station installation site. Thus, it is possible to bring the dynamic range of the station under low noise conditions to 130 dB using an inexpensive and reliable 12-bit ADC.
Служба точного времени реализована на основе периодической синхронизации внутренних часов микроконтроллера ПЦР эталонными минутными метками от блока хранения точного времени.The exact time service is implemented on the basis of periodic synchronization of the internal clock of the PCR microcontroller with standard minute marks from the exact time storage unit.
Так как данные регистров часов реального времени микроконтроллера могут обновляться с некоторой задержкой, то для достижения требуемой точности службы времени используются секундные метки блока хранения точного времени или смесь секундных и минутных меток, которые вводятся через один из цифровых входов микроконтроллера в такт с частотой преобразования аналогового сигнала и записываются в младший бит слова АЦП. Таким образом, оцифрованные данные содержат бит пилот-сигнала, фронт которого оказывается привязанным к фронту эталонной метки с точностью не хуже одного отсчета.Since the data of the real-time clock registers of the microcontroller can be updated with some delay, to achieve the required accuracy of the time service, the second marks of the exact time storage unit or a mixture of second and minute marks are used, which are entered through one of the digital inputs of the microcontroller to the clock with the analog signal conversion frequency and ADC words are written to the low-order bit. Thus, the digitized data contains a pilot bit, the front of which is tied to the front of the reference mark with an accuracy not worse than one reference.
Основное время центральный микропроцессор станции находится в режиме "Sleep" и включается только на время переписи данных с флэш-карты на жесткий диск и для выполнения контрольных функций по обслуживанию станции. Использование режима "Sleep" позволяет резко снизить энергозатраты станции в целом.Most of the time, the central microprocessor of the station is in "Sleep" mode and is turned on only for the time of transferring data from the flash card to the hard disk and to perform control functions for servicing the station. Using the "Sleep" mode can dramatically reduce the energy consumption of the station as a whole.
Программное обеспечение подводной станции целиком написано на языке высокого уровня Си, который, вместе с тем, позволяет производить тонкое управление аппаратными средствами вплоть до побитовых операций в их регистрах, характерными для ассемблера. Применение компиляторов языка Си фирмы Borland позволяет путем соответствующей настройки среды компилятора генерировать коды, в значительной степени инвариантные к типу и классу используемого IBM-совместимого компьютера. В результате программа оказывается работоспособной для всех типов процессоров, начиная с семейства 8086/8088 и заканчивая 80486 и Pentium.The software of the submarine station is entirely written in the high-level C language, which, at the same time, allows for fine control of the hardware up to bitwise operations in their registers specific to assembler. The use of Borland's C language compilers allows the generation of codes that are largely invariant to the type and class of the IBM-compatible computer used by appropriately adjusting the compiler environment. As a result, the program is operational for all types of processors, starting with the 8086/8088 family and ending with 80486 and Pentium.
Версия программы размещается в EPROM микроконтроллера. Запуск программы на исполнение и соответственно начало работы происходит автоматически при подаче питания на микроконтроллер.The version of the program is located in the EPROM microcontroller. The launch of the program for execution and, accordingly, the start of work occurs automatically when power is supplied to the microcontroller.
Оцифровка сейсмических сигналов происходит с использованием механизма внешних прерываний сигналами программируемого внутреннего таймера микроконтроллера. Оцифровка и сбор данных осуществляются с элементами предварительной обработки для улучшения метрологических характеристик каналов регистрации. Аналоговые сигналы цифруются на более высокой частоте, затем подвергаются цифровой фильтрации и осреднению "тройками" и "пятерками" с последующей разрядкой до получения требуемой частоты выборок. Все процедуры фильтрации в системе выполняются в реальном времени с помощью быстрых рекурсивных фильтров Баттерворта. Применяются два вида фильтров. В характерных точках программы с высокой скоростью канализации данных (например, при входной фильтрации) целесообразно использовать рекурсивные фильтры с целочисленными коэффициентами. Такие фильтры не требуют вычислений с плавающей запятой и оказываются значительно быстрее своих аналогов с "точными" коэффициентами. Однако следует учитывать, что процедура округления коэффициентов вызывает ряд известных проблем и, в частности, может привести к неустойчивости фильтра. В других характерных узлах программы, где цифровой фильтрации подлежат отсчеты с частотой дискретизации 100 Гц и ниже, оказывается возможным применять рекурсивные фильтры с "точными" коэффициентами, представленными в виде чисел с плавающей запятой. Такие фильтры более устойчивы, функционально ближе к своему аналоговому прототипу, но проигрывают в быстродействии. Рекурсивные фильтры подобного типа используются, в частности, в алгоритме детектора сейсмических сигналов. Обычно в аналоговых и цифровых устройствах лучший результат дают фильтры Баттерворта высокого порядка, полученные путем каскадного соединения звеньев второго порядка.The seismic signals are digitized using the external interrupt mechanism by the signals of the programmable internal timer of the microcontroller. Digitization and data collection are carried out with pre-processing elements to improve the metrological characteristics of the registration channels. Analog signals are digitized at a higher frequency, then digitally filtered and averaged by triples and fives, followed by discharge to obtain the desired sampling frequency. All filtering procedures in the system are performed in real time using Butterworth's fast recursive filters. Two types of filters are used. It is advisable to use recursive filters with integer coefficients at the characteristic points of a program with a high data canalization rate (for example, with input filtering). Such filters do not require floating point calculations and are much faster than their counterparts with "exact" coefficients. However, it should be noted that the procedure of rounding the coefficients causes a number of known problems and, in particular, can lead to instability of the filter. In other characteristic nodes of the program, where samples with a sampling frequency of 100 Hz and below are subject to digital filtering, it is possible to use recursive filters with "exact" coefficients, presented in the form of floating point numbers. Such filters are more stable, functionally closer to their analog prototype, but they lose in speed. Recursive filters of this type are used, in particular, in the algorithm of the detector of seismic signals. Typically, in analog and digital devices, Butterworth high-order filters obtained by cascading second-order links give the best result.
С целью увеличения времени автономности станции кроме непрерывного режима работы предусмотрен ждущий режим регистрации с краткой записью предыстории события. Для организации ждущего режима в системе используется наиболее часто применяемый для целей обнаружения сейсмических сигналов так называемый STA/LTA - детектор, использующий алгоритм отношения энергий сигналов с короткопериодным и долгопериодным усреднением. Недостатком такого детектора, как известно, является пропуск первого вступления при работе по сильно когерентному сигналу. Для улучшения характеристик детектора разработана трехканальная версия с использованием признака группового совпадения "2 из 3-х". Это означает, что данные трех сейсмических каналов анализируются тремя независимыми детекторами, а сигнал обнаружения вырабатывается только при совпадении сигналов тревоги по крайней мере в двух каналах из трех. Такой метод повышает надежность работы системы в ждущем режиме. В случае обнаружения события в системе вырабатывается сигнал, разрешающий сохранить предыдущий файл данных во внешней памяти, в противном случае - он стирается. Таким образом, осуществляется ждущий режим регистрации с записью фона перед событием.In order to increase the station’s autonomy time, in addition to the continuous operation mode, a standby recording mode with a brief record of the history of the event is provided. To organize the standby mode, the system uses the so-called STA / LTA, which is most often used for the purpose of detecting seismic signals, a detector that uses the algorithm for the ratio of signal energies with short-period and long-period averaging. The disadvantage of such a detector, as you know, is to skip the first entry when working on a strongly coherent signal. To improve the characteristics of the detector, a three-channel version was developed using the group coincidence attribute “2 of 3”. This means that the data of the three seismic channels are analyzed by three independent detectors, and the detection signal is generated only when the alarms coincide in at least two of the three channels. This method increases the reliability of the system in standby mode. If an event is detected in the system, a signal is generated that allows you to save the previous data file in external memory, otherwise it is erased. Thus, the standby mode of registration is carried out with the recording of the background before the event.
Программа цифрового регистратора содержит телекоммуникационный драйвер, который поддерживает полудуплексный режим связи с центральным компьютером донной станции. Связь осуществляется на основе высокопроизводительного бинарного протокола обмена с использованием отдельных сигналов интерфейса RS232. Управление связью и накоплением данных осуществляет центральный микропроцессор станции. Программа управления поддерживает файловую организацию, принятую в DOS. Массивы данных сохраняются на жестком диске в файлах, формат которых удовлетворяет принятым станционным требованиям, и при необходимости с помощью простейшего программного супервизора формата могут быть интегрированы в любой из существующих в мировой практике форматов обмена сейсмологическими данными.The digital recorder program contains a telecommunication driver that supports half-duplex communication with the central computer of the bottom station. Communication is based on a high-performance binary communication protocol using separate RS232 interface signals. Communication and data storage are controlled by the central microprocessor of the station. The management program supports the file organization adopted in DOS. Arrays of data are stored on the hard disk in files whose format meets the accepted station requirements, and if necessary, using the simplest software supervisor, the formats can be integrated into any of the seismological data exchange formats existing in the world practice.
В отличие от известных устройств, в которых применяется отдельный аналоговый регистратор с частотным диапазоном от 0,1 до 15 Гц, в применяемом устройстве использован регистратор с нижним частотным диапазоном от 0,003 Гц.Unlike known devices that use a separate analog recorder with a frequency range from 0.1 to 15 Hz, the device used uses a recorder with a lower frequency range from 0.003 Hz.
Управление работой всей станции производится с помощью центрального микропроцессора типа MicroPC, а основное накопление сигналов осуществляется на жестком диске. Все это позволило расширить частотный диапазон цифрового регистратора до 15 Гц сверху, динамический диапазон - до 120 дБ (с автоматическим переключением чувствительности на 2 поддиапазона) и полностью исключить аналоговую регистрацию.The operation of the entire station is controlled using a central microprocessor such as MicroPC, and the main accumulation of signals is carried out on the hard disk. All this made it possible to expand the frequency range of the digital recorder to 15 Hz from above, the dynamic range to 120 dB (with automatic switching of sensitivity to 2 sub-bands) and completely eliminate analog recording.
При регистрация сейсмических сигналов на дне одним из важных направлений использования широкополосных донных сейсмографов является исследование микросейсмических шумов, возбуждаемых морскими и океаническими волнами. Микросейсмы проявляются в широком диапазоне частот и служат естественным фоном, который определяет порог чувствительности сейсмографов. Посредством предлагаемого устройства также выполняется регистрация характерных микросейсм с периодом около 6 с, также выявляются микросейсмы с периодами 20 и 100 с, что позволяет выделить как объемные Р и S волны, так и поверхностные волны Лява (колебания в диапазоне частот 0,0125-0,05 Гц) и Рэлея.When registering seismic signals at the bottom, one of the important areas of using broadband bottom seismographs is the study of microseismic noise excited by sea and ocean waves. Microseisms appear in a wide range of frequencies and serve as a natural background that determines the sensitivity threshold of seismographs. By means of the proposed device, characteristic microseisms with a period of about 6 s are also recorded, microseisms with periods of 20 and 100 s are also detected, which makes it possible to isolate both volume P and S waves and Love surface waves (oscillations in the frequency range 0.0125-0, 05 Hz) and Rayleigh.
В то же время возбуждение сейсмических волн в сжимаемой жидкости сопровождается генерацией гидроакустических полей в более широком частотном диапазоне, а их энергия может превышать энергию, например, волн цунами. При этом низкочастотные поля (F<1 Гц), так же как и волны цунами, возбуждаются в основном за счет вертикальных подвижек дна в эпицентре землетрясения. Возбуждение высокочастотных гидроакустических полей (фаза Т) происходит на значительно большей площади и существенно зависит от рельефа дна. Поэтому высокочастотные гидроакустические поля содержат относительно меньше информации собственно о формах движения дна в эпицентре землетрясения.At the same time, the excitation of seismic waves in a compressible fluid is accompanied by the generation of hydroacoustic fields in a wider frequency range, and their energy can exceed the energy, for example, tsunami waves. In this case, low-frequency fields (F <1 Hz), like tsunami waves, are excited mainly due to vertical movements of the bottom in the epicenter of an earthquake. Excitation of high-frequency hydroacoustic fields (phase T) occurs over a much larger area and substantially depends on the topography of the bottom. Therefore, high-frequency hydroacoustic fields contain relatively less information per se about the forms of bottom movement in the epicenter of an earthquake.
Наличие интенсивных низкочастотных акустических полей, например в очаге цунами, наблюдается в диапазоне 0,05-0,4 Гц, при этом основная энергия упругих колебаний превышает энергию волны цунами примерно в 300 раз (Левин Б.В., Носов М.А. Физика цунами. М.: Янус - К. 2005. 360 с.).The presence of intense low-frequency acoustic fields, for example, in the tsunami focus, is observed in the range 0.05-0.4 Hz, while the main energy of elastic vibrations exceeds the tsunami wave energy by about 300 times (Levin B.V., Nosov M.A. Physics tsunami. M.: Janus - K. 2005.360 p.).
На очень низких частотах (ниже 0,01 Гц), вследствие пренебрежимо малой толщины слоя океана по сравнению с длиной волны происходит непосредственное возбуждение анемобарических волн за счет перепадов атмосферного давления (Рабинович А.Б. Длинные гравитационные волны в океане: захват, резонанс, излучение. С.-П.: Гидрометеоиздат, 1993, 325 с.). Часть энергии микросейсм, распространяющихся под малыми углами к вертикали, рассеивается в толще Земли в виде объемных волн в соответствии с законом 1/R2. Другая часть микросейсм вследствие рефракции или отражения от нижележащих слоев возвращается к верхней границе и претерпевает повторные отражения и преобразования продольных волн в поперечные и наоборот. При этом могут образовываться поверхностные волны разных типов, которые могут распространяться на большие расстояния с малым затуханием (энергетический коэффициент затухания пропорционален 1/R). При этом образуются волны Рэлея, Стоунли и Лява. Скорость волн Рэлея всегда больше скорости звука в воде. Поэтому на достаточно высоких частотах, когда длина волны в водном слое соизмерима с глубиной океана, часть энергии волн Рэлея переходит в воду. Амплитуда волн при этом уменьшается. Оценки показывают, что влияние слоя воды при глубине океана 4 км начинает сказываться на частотах около 0,01 Гц. На частоте около 0,1 Гц волна, отраженная от поверхности жидкости, проходит на дно в противофазе, т.е. происходит максимальное подавление волны Рэлея. Наибольшее затухание при этом претерпевает основная мода, так как ее пучность расположена на границе вода - грунт. Высшие моды затухают меньше, поскольку имеется ряд пучностей этих мод в нижележащих слоях. За счет обмена акустической энергией между жидкостью и упругим основанием при достаточной глубине океана может возникнуть и распространяться вдоль дна поверхностная волна Стоунли. При этом вдоль вертикали по обе стороны границы располагаются неоднородные затухающие волны. При глубине океана 4 км образование волн Стоунли возможно на частотах, начиная примерно с 1 Гц, а на частотах выше 10 Гц ограничивающим влиянием глубины океана можно пренебречь. Скорость волны Стоунли меньше скорости волн в воде и грунте, поэтому отсутствуют потери энергии за счет "вытекающих" волн. Отсюда следует, что возможно распространение волн Стоунли вдоль морского дна на большие расстояния на высоких частотах в отличие от волн Рэлея. Поверхностные волны Лява представляют собой поперечные колебания с горизонтальной поляризацией. Поэтому они не могут непосредственно возбуждаться волнами, падающими на границу из водной среды или за счет перепадов анемобарического давления. Их появление в составе микросейсм связано с преобразованием волн Рэлея на неоднородностях земной коры, а также с сейсмической эмиссией из коры и верхней мантии.At very low frequencies (below 0.01 Hz), due to the negligibly small thickness of the ocean layer compared to the wavelength, anemobaric waves are directly excited due to atmospheric pressure drops (Rabinovich AB Long gravitational waves in the ocean: capture, resonance, radiation S.P.: Gidrometeoizdat, 1993, 325 p.). Part of the energy of microseisms propagating at small angles to the vertical is scattered in the interior of the Earth in the form of body waves in accordance with the law 1 / R 2 . Another part of the microseism due to refraction or reflection from the underlying layers returns to the upper boundary and undergoes repeated reflections and transformations of longitudinal waves into transverse and vice versa. In this case, surface waves of various types can form, which can propagate over long distances with low attenuation (the energy attenuation coefficient is proportional to 1 / R). In this case, Rayleigh, Stoneley and Love waves are formed. The speed of Rayleigh waves is always greater than the speed of sound in water. Therefore, at sufficiently high frequencies, when the wavelength in the water layer is commensurate with the depth of the ocean, part of the energy of the Rayleigh waves passes into the water. The amplitude of the waves decreases. Estimates show that the effect of the water layer at an ocean depth of 4 km begins to affect frequencies of about 0.01 Hz. At a frequency of about 0.1 Hz, the wave reflected from the surface of the liquid passes to the bottom in antiphase, i.e. maximum suppression of the Rayleigh wave occurs. In this case, the main mode undergoes the greatest attenuation, since its antinode is located at the water – ground interface. Higher modes attenuate less because there are a number of antinodes of these modes in the underlying layers. Due to the exchange of acoustic energy between the liquid and the elastic base at a sufficient depth of the ocean, a surface Stoneley wave can arise and propagate along the bottom. At the same time along the vertical on both sides of the boundary are inhomogeneous damped waves. With an ocean depth of 4 km, the formation of Stoneley waves is possible at frequencies starting from about 1 Hz, and at frequencies above 10 Hz the limiting effect of the depth of the ocean can be neglected. The speed of a Stoneley wave is less than the speed of waves in water and soil, so there is no energy loss due to "leaky" waves. It follows that Stoneley waves can propagate along the seabed over long distances at high frequencies, in contrast to Rayleigh waves. Love surface waves are transverse vibrations with horizontal polarization. Therefore, they cannot be directly excited by waves incident on the boundary from an aqueous medium or due to drops in anemobaric pressure. Their appearance in the microseism is associated with the transformation of Rayleigh waves on the inhomogeneities of the earth's crust, as well as with seismic emission from the crust and upper mantle.
Узлы и элементы, представляющие собой раму 22 и 40, силовую дугу 28, трос 42, размыкатель 43, якорный канат 44, якорь 45, анкерное устройство 50, радиомаяк 65 и проблесковый маяк, предназначены для постановки подводных станций и их поднятия.The nodes and elements, which are a
Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.
Размещают средства регистрации гидроакустических сигналов, представляющие собой широкополосные донные сейсмографы непосредственно на границе вода - грунт в прибрежной зоне и на удалении от прибрежной зоны, а также на разных горизонтах по глубине с использованием для установки автономных сейсмических донных станций 10, придонных сейсмических станций 11, поплавковых сейсмических станций 12.The means for recording hydroacoustic signals are placed, which are broadband bottom seismographs directly at the water - soil boundary in the coastal zone and at a distance from the coastal zone, as well as at different depth horizons using autonomous
На береговых мобильных станциях устанавливают широкополосные сейсмографы типа "G.Streckeisen Messgeratebau" (Швейцария) и "Guralp" (Англия), типа STS-1 и CMG-3 или широкополосные сейсмографы типа ЭХП-17, ЭХП-20.Broadband seismographs of the G.Streckeisen Messgeratebau type (Switzerland) and Guralp (England), STS-1 and CMG-3 type, or EHP-17 and EHP-20 broadband seismographs are installed on coastal mobile stations.
Измерительную базу на морском дне формируют путем размещения сейсмических приемников на расстоянии не более 5 км друг от друга, с образованием равнобедренного треугольника в подводном пространстве, в вершинах которого размещены сейсмические приемники, при этом гидроакустические антенны сейсмических приемников включают четыре приемопередатчика акустических сигналов, установленных на перфорированном кронштейне, с формированием двух одноканальных и одного двухканального приемопередатчиков, с размещением антенн одноканальных приемопередатчиков на расстоянии 1000 мм друг от друга в торцевых зонах перфорированного кронштейна; двухканальный приемопередатчик сформирован из двух приемопередатчиков, отстоящих на расстоянии 50 мм друг от друга, один из которых размещен на расстоянии 200 мм от первого одноканального приемопередатчика, а второй одноканальный приемопередатчик расположен на расстоянии 800 мм от второго одноканального приемопередатчика, приемопередатчики расположены на перфорированном кронштейне с образованием двух измерительных баз, имеющих общий центр; приемники сейсмических колебаний размещают в шельфовой зоне, вдоль линии подножия континентального склона и вдоль оси, перпендикулярной линии Гардинера по границам разлома.The measuring base on the seabed is formed by placing seismic receivers at a distance of not more than 5 km from each other, with the formation of an isosceles triangle in the underwater space, at the tops of which seismic receivers are located, while the hydroacoustic antennas of seismic receivers include four transceivers of acoustic signals mounted on a perforated bracket, with the formation of two single-channel and one two-channel transceivers, with the placement of antennas of single-channel receivers transmitters at a distance of 1000 mm from each other in the end zones of the perforated bracket; the two-channel transceiver is formed of two transceivers that are 50 mm apart, one of which is located 200 mm from the first single-channel transceiver, and the second single-channel transceiver is located at a distance of 800 mm from the second single-channel transceiver, the transceivers are located on a perforated bracket with the formation two measuring bases having a common center; seismic oscillation receivers are located in the shelf zone, along the foot of the continental slope and along an axis perpendicular to the Gardiner line along the fault boundaries.
Посредством магнитометров и гравиметров, установленных на подводных станциях, выполняют магнитотеллурическую съемку. По результатам съемки, при обработке синхронных записей, используя алгоритмы, позволяющие получить на каждой частоте несколько независимых решений по импедансной и адмитансной оценкам, находят частотные характеристики, связывающие электрические и магнитные поля в полевых и базисном пунктах в целевом диапазоне периодов, а в узловых точках - в широком диапазоне периодов. Затем выполняют коррекцию исходных по частотных выборок t и m, рассчитывают и сравнивают погрешность параметров по всем выборкам и фиксируют выборки с минимальными погрешностями и соответствующими им текущими и средними значениями параметров. По этим средним значениям строят графики частотных характеристик t и m, графики по профилям и карты на фиксированных периодах внутри целевого диапазона. По текущим значениям t и m в частотных выборках с минимальными погрешностями рассчитывают текущие значения соответствующих параметров по формулам, на каждой частоте, находят их средние значения и частотные погрешности. По средним значениям параметров строят их частотные характеристики. Аналогично по текущим значениям импедансов и с учетом величины импеданса в базисном пункте получают кривые рт и другие трансформации импеданса также в вариантах нормирования на полное и внутреннее магнитное поле и их погрешности. Выбирают наиболее информативные периоды в целевом диапазоне и строят графики по профилям или карты указанных информативных параметров на всю исследованную площадь. Для более надежного выявления слабых аномалий t и m рассчитываются по соответствующим формулам интегральные их характеристики и также строятся их графики или карты на всю площадь и для отдельных участков площади.By means of magnetometers and gravimeters installed at underwater stations, magnetotelluric surveys are performed. According to the results of the survey, when processing synchronous recordings using algorithms that make it possible to obtain several independent solutions for impedance and admittance estimates at each frequency, they find the frequency characteristics that connect the electric and magnetic fields in field and base points in the target range of periods, and in nodal points over a wide range of periods. Then, the initial corrections for the frequency samples t and m are performed, the error of the parameters for all samples is calculated and compared, and the samples are recorded with the minimum errors and the corresponding current and average values of the parameters. Based on these average values, graphs of the frequency characteristics t and m are plotted, graphs by profiles, and maps on fixed periods within the target range. The current values of t and m in the frequency samples with minimal errors calculate the current values of the corresponding parameters according to the formulas, at each frequency, find their average values and frequency errors. The average values of the parameters build their frequency characteristics. Similarly, the current values of the impedances and impedance values given in the reference curves obtained point P m and the other impedance transformation also in valuation embodiments for a complete and the internal magnetic field and their errors. The most informative periods in the target range are selected and graphs are constructed by profiles or maps of the indicated informative parameters for the entire investigated area. For a more reliable detection of weak anomalies t and m, their integral characteristics are calculated according to the corresponding formulas and their graphs or maps for the entire area and for individual sections of the area are also constructed.
По комплексу полученных данных с учетом погрешностей параметров и их доверительных интервалов (точности) построений судят о наличии, характере, размерах и глубине геоэлектрических неоднородностей в пределах целевого интервала геологического разреза с оценкой точности и достоверности их выявления.Based on the complex of data obtained, taking into account the errors of parameters and their confidence intervals (accuracy) of the constructions, the presence, nature, size and depth of geoelectric heterogeneities within the target interval of the geological section are judged with an assessment of the accuracy and reliability of their identification.
При выполнении магнитотеллурической съемки также выполняют измерения соответствующих параметров гидросферы посредством датчика метана 63, блока контроля радиоактивного загрязнения 24, блока гидрохимических измерений 62, гидрофизического модуля 47.When performing magnetotelluric surveys, the corresponding hydrosphere parameters are also measured by means of a
При наличии геоэлектрических неоднородностей выполняют регистрацию гидроакустических сигналов с выделением фаз типа РР, S, и Т. При этом регистрируют сейсмические шумы на частотах 0,008-20 Гц, гидродинамический шум моря на частотах 0,01-100 Гц, давление волн цунами на дно на частотах 0,01-0,01 Гц и выполняют съемку грунта посредством пенетрометра 36.In the presence of geoelectric inhomogeneities, hydroacoustic signals are recorded with phases of the PP, S, and T type being separated. In this case, seismic noise is recorded at frequencies of 0.008-20 Hz, hydrodynamic noise of the sea at frequencies of 0.01-100 Hz, tsunami wave pressure at the bottom at
Сигнал Т фазы, принятый в береговом клине, определяется в диапазоне частот 34…75 Гц при частоте квантования 160 Гц методом псевдодифференциального параболического уравнения, обеспечивающего выделение звуковых полей в двумерном неоднородном океане с переменными рельефом дна и профилем скорости звука с заданной точностью для любого диапазона углов скольжения локальных нормальных волн с учетом взаимодействия между ними. Так как наблюдаемый сигнал S(t) является суммой сигналов от последовательно возбуждаемых слоев, то, представляя сигнал в виде вектора столбца временных отсчетов и обозначая через si векторы-столбцы сигналов от последовательно возбуждаемых слоев, имеем S(S1, S2, …Sn), (a1, а2, …an), ai - суть амплитуды рассеивателей. В качестве решающей статистики используют сумму квадратов амплитуд, имеющую максимальное значение для сигнала ожидаемой структуры. Оценку получают методом наименьших квадратов, так как система линейных уравнений является неопределенной.The phase T signal received in the coastal wedge is determined in the frequency range 34 ... 75 Hz at a quantization frequency of 160 Hz using the pseudo-differential parabolic equation, which provides sound fields in a two-dimensional inhomogeneous ocean with variable bottom topography and sound velocity profile with a given accuracy for any angle range slip of local normal waves, taking into account the interaction between them. Since the observed signal S (t) is the sum of signals from successively excited layers, representing the signal as a vector of a column of time samples and denoting column vectors of signals from successively excited layers by s i , we have S (S 1 , S 2 , ... S n ), (a 1 , a 2 , ... a n ), a i - the essence of the amplitude of the scatterers. As the decisive statistics, the sum of the squared amplitudes is used, which has the maximum value for the signal of the expected structure. The estimate is obtained by the least squares method, since the system of linear equations is uncertain.
Выполняя оценку для каждого момента времени, получают ее временную зависимость. Присутствие в ней максимума означает наличие в источнике ожидаемой структуры возбуждения звукового поля. При построении графика решающей статистики абсцисса глобального максимума соответствует времени прихода совокупного рассеянного сигнала.Performing an assessment for each point in time, get its time dependence. The presence of a maximum in it means the presence in the source of the expected structure of the excitation of the sound field. When plotting the critical statistics of the abscissa of the global maximum, it corresponds to the time of arrival of the total scattered signal.
Приход акустической волны сейсмического происхождения определяют по величине сдвига частоты рассеянного излучения, при этом посредством средств регистрации, размещенных в ближней зоне от границ разлома на диспетчерских станциях приема и обработки сигналов, выполняют анализ низкочастотных составляющих рассеянного сигнала, а в качестве опорных квазигармонических высокочастотных сигналов используют шумы судоходства, а посредством средств регистрации, размещенных в прибрежной зоне, определяют момент появления и направление прихода сейсмоакустических волн путем узкополосной фильтрации и спектрального анализа. Выделение фаз типа РР, S и Т осуществляют путем узкополосной фильтрации посредством рекурсивных фильтров Баттерфорта, при этом входную фильтрацию осуществляют посредством рекурсивных фильтров с целочисленными коэффициентами, а сигналы с частотой дискретизации 100 Гц и ниже подвергают фильтрации с коэффициентами в виде чисел с плавающей запятой. Регистрацию гидроакустических сигналов осуществляют посредством широкополосных донных сейсмографов с не менее чем тремя сейсмическими каналами, при этом сигналы анализируются тремя независимыми детекторами, а сигнал обнаружения вырабатывается при совпадении сигналов тревоги по крайней мере в двух каналах из трех. Спектральный анализ выполняют как объемных волн фаз РР и S, так и поверхностных волн Лява, Рэлея и Стоунли.The arrival of an acoustic wave of seismic origin is determined by the magnitude of the frequency shift of the scattered radiation, while using the recording means located in the near zone of the fault at the signal receiving and processing dispatch stations, the low-frequency components of the scattered signal are analyzed, and noise is used as reference quasi-harmonic high-frequency signals shipping, and by means of registration tools located in the coastal zone, determine the moment of appearance and direction of arrival with acoustic waves through narrow-band filtering and spectral analysis. Phase separation of the PP, S, and T phases is carried out by narrow-band filtering using Butterford recursive filters, while the input filtering is performed by recursive filters with integer coefficients, and signals with a sampling frequency of 100 Hz and below are filtered with coefficients in the form of floating point numbers. Acoustic signals are recorded by means of broadband bottom seismographs with at least three seismic channels, the signals being analyzed by three independent detectors, and the detection signal is generated when the alarms coincide in at least two out of three channels. Spectral analysis is performed as body waves of the phases PP and S, and surface waves of Love, Rayleigh and Stoneley.
При регистрации сейсмических сигналов на дне одним из важных направлений использования широкополосных донных сейсмографов является исследование микросейсмических шумов, возбуждаемых морскими и океаническими волнами. Микросейсмы проявляются в широком диапазоне частот и служат естественным фоном, который определяет порог чувствительности сейсмографов. Посредством предлагаемого устройства также выполняется регистрация характерных микросейсм с периодом около 6 секунд, также выявляются микросейсмы с периодами 20 и 100 секунд, что позволяет выделить как объемные Р и S волны, так и поверхностные волны Лява (колебания в диапазоне частот 0,0125-0,05 Гц), Рэлея и Стоунли (1-10 Гц). На береговых станциях волну Рэлея регистрируют на нулевой моде.When registering seismic signals at the bottom, one of the important areas of use of broadband bottom seismographs is the study of microseismic noise excited by sea and ocean waves. Microseisms appear in a wide range of frequencies and serve as a natural background that determines the sensitivity threshold of seismographs. By means of the proposed device, characteristic microseisms are also recorded with a period of about 6 seconds, microseisms with periods of 20 and 100 seconds are also detected, which makes it possible to isolate both volume P and S waves and Love surface waves (oscillations in the frequency range 0.0125-0, 05 Hz), Rayleigh and Stoneley (1-10 Hz). At coast stations, the Rayleigh wave is recorded in the zero mode.
Известные способы позволяют достичь технического результата, заключающегося в повышении достоверности, только в условиях изотропного поля, так как характер убывания интенсивности звукового сигнала по мере удаления от источника в горизонтально неоднородном поле (особенно в океане) резко отличается от той же зависимости в условиях изотропного поля. Мезомасштабные неоднородности океана (фронты, ринги) резко перестраивают звуковое поле, вызывая колебания интенсивности сигнала до 5 дБ при прогнозе дальности их действия (Д) до 10 км. Поэтому для эффективного прогноза гидроакустических условий в аномальных районах необходимо четкое установление центров и границ, а также определение параметров возмущающих образований. Неопределенность в расчете звукового поля по климатическим данным или опорному полю выражается в стандартных отклонениях реального уровня от опорного в 4-9 дБ, при Д=90 км, что соответствует погрешности в прогнозе ожидаемой дальности действия гидроакустических систем на 60-90%. Использование единственной кривой вертикального распределения скорости звука для акустических расчетов допустимо лишь на малых дистанциях (до 10 км), что крайне редко встречается в реальных условиях. По величине и направлению (знаку) горизонтального градиента вдоль трассы распространения сигнала можно судить о степени изменчивости интенсивности звукового поля на горизонте приема относительно фиксированного источника. Для расчетов акустического поля параметром является профиль скорости звука, точно совпадающий с фактическим профилем в месте расположения источника. Однако при использовании режимной информации среднеквадратический профиль, как правило, не совпадает с фактическим, что приводит к дополнительным случайным погрешностям в конечном результате.Known methods allow to achieve a technical result, which consists in increasing reliability, only in an isotropic field, since the nature of the decrease in the intensity of the sound signal with distance from the source in a horizontally inhomogeneous field (especially in the ocean) differs sharply from the same dependence in an isotropic field. Mesoscale inhomogeneities of the ocean (fronts, rings) dramatically rearrange the sound field, causing fluctuations in signal intensity up to 5 dB when predicting their range (D) up to 10 km. Therefore, for an effective forecast of hydroacoustic conditions in abnormal areas, a clear establishment of centers and boundaries, as well as determination of the parameters of disturbing formations, are necessary. Uncertainty in the calculation of the sound field by climatic data or the reference field is expressed in standard deviations of the real level from the reference at 4-9 dB, at D = 90 km, which corresponds to an error in the forecast of the expected range of hydroacoustic systems by 60-90%. The use of a single curve of the vertical distribution of the speed of sound for acoustic calculations is permissible only at short distances (up to 10 km), which is extremely rare in real conditions. By the magnitude and direction (sign) of the horizontal gradient along the signal propagation path, one can judge the degree of variability of the intensity of the sound field at the receiving horizon relative to a fixed source. For calculations of the acoustic field, the parameter is the sound velocity profile, which exactly matches the actual profile at the source location. However, when using regime information, the mean-square profile, as a rule, does not coincide with the actual one, which leads to additional random errors in the final result.
В предлагаемом техническом решении посредством подводного зонда 14 определяют профиль скорости звука в объеме исследуемой гидросферы, а также выполняют рекогносцировку исследуемой подводной площади и геодезическую привязку подводных станций.In the proposed technical solution, by means of an
В качестве измерительных средств, установленных посредством якорных устройств, могут быть использованы акустические сейсмические датчики для регистрации акустических сигналов, протонные или квантовые вариометры и магнитометры для измерения электрической и магнитной компоненты естественного электромагнитного поля Земли, с выделением магнитотеллурической составляющей на фоне помех с разносом электрических и магнитных датчиков на величину Δr≤(0,013…0,025)r, (где r -расстояние между приемником и источником). При этом выделение магнитотеллурической составляющей на фоне помех существенно упрощается, так как помехи по электрическому и магнитному каналам вызваны различными источниками (являются некоррелированными) ввиду разноса датчиков на величину Δr. При этом магнитные составляющие естественного магнитного поля меньше, чем электрические, зависят от характера геоэлектрического разреза вдали от горизонтальных неоднородностей.Acoustic seismic sensors for recording acoustic signals, proton or quantum variometers and magnetometers for measuring the electric and magnetic components of the Earth’s natural electromagnetic field can be used as measuring tools installed by means of anchor devices, with the separation of the magnetotelluric component against a background of separation of electric and magnetic sensors by the value Δr≤ (0,013 ... 0,025) r, (where r is the distance between the receiver and the source). In this case, the separation of the magnetotelluric component against the background of interference is significantly simplified, since the interference in the electric and magnetic channels is caused by various sources (they are uncorrelated) due to the spacing of the sensors by Δr. Moreover, the magnetic components of the natural magnetic field are smaller than the electric ones, depending on the nature of the geoelectric section far from horizontal inhomogeneities.
В конкретном исполнении акустические измерительные средства, установленные посредством якорных устройств, представляют собой комплект гидроакустических антенн.In a specific embodiment, the acoustic measuring means installed by means of anchor devices are a set of sonar antennas.
Каждая приемная гидроакустическая антенна состоит из четырех гидрофонов. Секция антенны состоит из двух одноканальных и одного двухканального модуля, располагающихся на линейном несущем кронштейне. Расстояние между приемными гидрофонами двухканального модуля составляет 50 мм. Максимальное разнесение крайних приемников на кронштейне составляет 1000 мм. Кронштейн перфорирован, что позволяет располагать приемники в непосредственной близости друг от друга для проведения фазовой калибровки и с произвольным разнесением для проведения измерений направления прихода акустического сигнала. В качестве антенн приемников использованы пьезокерамические сферы диаметром 30 мм, внутри которых размещены предварительные усилители с коэффициентом усиления 30 дБ. Сферы размещаются на стальной пластине размером 145×145×10 мм, снабженной элементами крепления и акустической заглушкой с тыльной стороны. Коэффициент подавления звукового сигнала с тыльной стороны составляет не менее 30 дБ.Each receiving hydroacoustic antenna consists of four hydrophones. The antenna section consists of two single-channel and one two-channel module, located on a linear carrier bracket. The distance between the receiving hydrophones of the two-channel module is 50 mm. The maximum spacing of the extreme receivers on the bracket is 1000 mm. The bracket is perforated, which allows the receivers to be located in close proximity to each other for phase calibration and with arbitrary spacing for measuring the direction of arrival of the acoustic signal. Piezoceramic spheres with a diameter of 30 mm were used as receiver antennas, inside which preliminary amplifiers with a gain of 30 dB were placed. The spheres are placed on a steel plate measuring 145 × 145 × 10 mm, equipped with fasteners and an acoustic plug on the back side. The suppression ratio of the audio signal from the back is at least 30 dB.
Антенный комплекс состоит из 8-канальной 2-секционной приемной гидроакустической антенны и гидроакустической излучающей антенны.The antenna complex consists of an 8-channel 2-section receiving hydroacoustic antenna and a hydroacoustic emitting antenna.
Каждая секция приемной антенны представляет собой 4-элементный неэквидистантный гидрофонный модуль, предназначенный для измерения проекции вектора прихода акустического сигнала на одну из горизонтальный осей в режиме ультракороткой базы, в пеленгационном режиме, либо для приема сигналов в режиме длинной базы на 4 рабочих частотах. Секции приемной антенны расположены в горизонтальной плоскости перпендикулярно друг к другу.Each section of the receiving antenna is a 4-element non-equidistant hydrophone module designed to measure the projection of the acoustic signal arrival vector onto one of the horizontal axes in the ultrashort base mode, in the direction finding mode, or for receiving signals in the long base mode at 4 operating frequencies. Sections of the receiving antenna are located in a horizontal plane perpendicular to each other.
Таким образом, когда все гидрофоны производят прием на одной и той же рабочей частоте, реализуется режим определения задержки и направления прихода отклика от фиксированной точки грунта, в режиме ультракороткой базы, а когда каждый из гидрофонов настроен на свою рабочую частоту, осуществляется режим измерения задержек от нескольких точек грунта в режиме длинной базы.Thus, when all hydrophones receive at the same working frequency, the mode of determining the delay and direction of arrival of the response from a fixed point of the soil is implemented in the ultrashort base mode, and when each of the hydrophones is tuned to its working frequency, the measurement mode of delays from several points of soil in the long base mode.
Зарегистрированные сигналы подвергаются обработке для каждого конкретного момента времени для получения временной зависимости в границах, характеризующих уровни состояния естественного геофизического поля и гидрофизических полей.The recorded signals are processed for each particular point in time to obtain a time dependence within the boundaries characterizing the state levels of the natural geophysical field and hydrophysical fields.
Устройство управления диспетчерской станции (плавательного средства) анализирует уровень сигналов, поступающих по гидроакустическому каналу связи от датчиков слабых сейсмических сигналов, и в случае повышения порогового уровня включает датчики сильных движений и в случае существенных вертикальных или наклонных скоростей смещения элементов движения дна формирует пакет сообщений, который по каналу спутниковой радиосвязи передается на опорный пункт. Поскольку устройство управления работает с инерцией, то для исключения потери первых вступительных сильных движений дна сигналы с выходов датчиков слабых сигналов непрерывно регистрируют в буферную память, которые затем используются для определения элементов движения судна и регистрируются в цифровом многоканальном накопителе информации. При этом пороговый уровень определяется путем усреднения за длительный период времени сейсмических шумов, поступающих с выходов датчиков слабых сейсмических сигналов.The control unit of the dispatching station (swimming means) analyzes the level of signals received through the hydroacoustic communication channel from the sensors of weak seismic signals, and in the case of raising the threshold level, includes sensors of strong movements and, in the case of significant vertical or inclined displacement velocities of the bottom movement elements, generates a message packet that via satellite radio channel is transmitted to the reference point. Since the control device operates with inertia, to eliminate the loss of the first introductory strong bottom motions, the signals from the outputs of the weak signal sensors are continuously recorded in the buffer memory, which are then used to determine the vessel's motion elements and recorded in a digital multi-channel information storage device. The threshold level is determined by averaging over a long period of time the seismic noise coming from the outputs of the sensors of weak seismic signals.
Принятые приемной антенной гидроакустического канала связи плавательного средства сигналы формируются в информационные пакеты для передачи на опорные пункты через искусственные спутники Земли или летательные аппараты, которые могут быть использованы в качестве средства ретрансляции. Аналогами алгоритма преобразования данных являются методы преобразования данных, описанные в источнике: Ильин А.А., Маринич А.Н. и др. Цифровые терминалы спутниковых систем связи. СПб. Deau. 2005, с.77-78, 89.The signals received by the receiving antenna of the hydroacoustic communication channel of the swimming means are formed into information packets for transmission to strong points via artificial Earth satellites or aircraft, which can be used as a relay means. Analogs of the data conversion algorithm are the data conversion methods described in the source: Ilyin A.A., Marinich A.N. et al. Digital terminals of satellite communication systems. SPb. Deau. 2005, p. 77-78, 89.
В качестве антенны спутниковой связи на плавательном средстве установлена антенна линейной поляризации в виде несимметричного полуволнового штыревого вибратора, обеспечивающая наилучшие энергетические характеристики в области малых углов места спутниковых аппаратов.A linear polarization antenna in the form of an asymmetric half-wave pin vibrator, which provides the best energy characteristics in the region of small elevation angles of satellite devices, is installed on the boat as a satellite communication antenna.
Гидроакустический канал связи обеспечивает дальность до 8000 м с диапазоном частот сигналов переносчиков команд 7-10 кГц.The hydro-acoustic communication channel provides a range of up to 8000 m with a frequency range of signal transmitters commands 7-10 kHz.
При обработке сигналов в качестве решающей статистики используется сумма квадратов амплитуд, имеющая максимальное значение для сигнала ожидаемой структуры. Вычисления выполняются для каждого момента времени для получения временной зависимости для каждого поля. Присутствие в ней максимума означает наличие в источнике ожидаемой структуры возбуждения того или иного поля. Глобальный максимум соответствует времени прихода совокупного принятого сигнала. При достижении величины глобального максимума, равного среднему значению между амплитудами, характеризующими уровни состояния естественного геофизического и гидрофизического полей, судят о возможности наличия углеводородов в границах обследуемого пласта.When processing signals, the sum of the squared amplitudes having the maximum value for the signal of the expected structure is used as the decisive statistic. Calculations are performed for each point in time to obtain a time dependence for each field. The presence of a maximum in it means the presence in the source of the expected structure of the excitation of a field. The global maximum corresponds to the arrival time of the cumulative received signal. Upon reaching a global maximum equal to the average value between the amplitudes characterizing the state levels of the natural geophysical and hydrophysical fields, the possibility of the presence of hydrocarbons within the boundaries of the examined formation is judged.
Выделение из спектра горизонтальных составляющих нечетных гармоник 0,003 и 0,005 Гц, а из спектра вертикальных составляющих четных гармоник 0,002, 0,004, 0,006 и 0,008 Гц с регистрацией уровня моря на береговых станциях позволяет исключить влияние микросейшевых составляющих, обусловленных в основном влиянием приливных колебаний.Separation from the spectrum of horizontal components of odd harmonics of 0.003 and 0.005 Hz, and from the spectrum of vertical components of even harmonics of 0.002, 0.004, 0.006 and 0.008 Hz with sea level recording at coastal stations, it is possible to exclude the influence of microseic components, mainly due to the influence of tidal fluctuations.
Динамический шум моря определяется в диапазоне частот от 5 до 10 Гц посредством измерительного модуля, включающего последовательно соединенные гидрофон, предварительный усилитель, линию связи, широкополосный усилитель, анализатор спектра. Полученные сигналы о динамическом шуме моря подвергаются дискретизации и квантованию, а потом проходят спектральную обработку по алгоритму модифицированных периодограмм в следующей последовательности. Из последовательности сигналов Х2(m) длиной L отсчетов вычисляют для каждой последовательности Х2(m) коэффициенты быстрого преобразования ФурьеThe dynamic noise of the sea is determined in the frequency range from 5 to 10 Hz by means of a measuring module, including a series-connected hydrophone, pre-amplifier, communication line, broadband amplifier, spectrum analyzer. The received signals about the dynamic noise of the sea are discretized and quantized, and then they undergo spectral processing using the modified periodogram algorithm in the following sequence. From a sequence of signals X 2 (m) of length L samples, for each sequence X 2 (m), the fast Fourier transform coefficients are calculated
где W(m) - соответствующее окно.where W (m) is the corresponding window.
Далее вычисляют периодограмму I2(fk)=1/V|X2(k)|, где fk(k/L) - частота дискретного преобразования Фурье, - энергия окна.Next, calculate the periodogram I 2 (f k ) = 1 / V | X 2 (k) |, where f k (k / L) is the frequency of the discrete Fourier transform, - window energy.
Оценка энергетического спектра выполняется какEnergy Spectrum Assessment runs as
Динамический шум моря совпадает с частотой примерно на 5 дБ. Для решения такого рода задач необходимо непрерывную область акватории дискретизировать с помощью узлов регулярной сетки. Затем определяется граф путем задавания связи (ребра графа) на этой сетке. Возможные связи определяются путем специального индексирования узлов регулярной сетки с помощью дерева Фарея-Коши. При этом коэффициенты аппроксимации по флуктуационным полям выражаются аналитически через интегралы по фрагментам опорного поля в отдельных ячейках сетки.The dynamic noise of the sea coincides with a frequency of about 5 dB. To solve such problems, it is necessary to discretize a continuous area of the water area using nodes of a regular grid. Then the graph is determined by setting the connection (edges of the graph) on this grid. Possible relationships are determined by special indexing of the nodes of the regular grid using the Farey-Cauchy tree. Moreover, the approximation coefficients for the fluctuation fields are expressed analytically through the integrals over the fragments of the reference field in individual grid cells.
Зарегистрированные сигналы, характеризующие вариации магнитного поля на частотах 0,01-1,0 Гц, магнитную индукцию электромагнитного поля на частотах 1-200 Гц, электрическую составляющую электромагнитного поля на частотах 1-500 Гц, акустические шумы на частотах 5-50000 Гц, сейсмические шумы на частотах 0,01-20 Гц, гидродинамический шум моря на частотах 0,01-100 Гц, в зонах тектонических разломов подвергаются обработке для каждого конкретного момента времени для получения временной зависимости в границах, характеризующих уровни состояния естественного геофизического поля и гидрофизического поля в период фазы нахождения солнца и луны на одной небесной линии, как геофизического поля, подверженного в данный период наибольшим максимальным возмущениям по всем составляющим геофизических и гидрофизических полей.The recorded signals characterizing the variations of the magnetic field at frequencies of 0.01-1.0 Hz, the magnetic induction of the electromagnetic field at frequencies of 1-200 Hz, the electrical component of the electromagnetic field at frequencies of 1-500 Hz, acoustic noise at frequencies of 5-50000 Hz, seismic noises at frequencies of 0.01–20 Hz, hydrodynamic noise of the sea at frequencies of 0.01–100 Hz, in the zones of tectonic faults are processed for each specific point in time to obtain a time dependence within the boundaries characterizing the levels of the state of natural ge of the official field and hydrophysical field during the phase of the sun and moon being on the same celestial line, as a geophysical field subject to the greatest maximum disturbances in all components of geophysical and hydrophysical fields in a given period.
При обработке сигналов в качестве решающей статистики используется сумма квадратов амплитуд, имеющая максимальное значение для сигнала ожидаемой структуры. Вычисления выполняются для каждого момента времени для получения временной зависимости для каждого поля. Присутствие в ней максимума означает наличие в источнике ожидаемой структуры возбуждения того или иного поля. Глобальный максимум соответствует времени прихода совокупного принятого сигнала. При достижении величины глобального максимума, равного среднему значению между амплитудами, характеризующими уровни состояния естественного геофизического и гидрофизического полей и геофизического поля и гидрофизического поля в период фазы нахождения солнца и луны на одной небесной линии, путем исключения акустических сигналов природного и техногенного происхождения судят о возможности наличия месторождения углеводородов.When processing signals, the sum of the squared amplitudes having the maximum value for the signal of the expected structure is used as the decisive statistic. Calculations are performed for each point in time to obtain a time dependence for each field. The presence of a maximum in it means the presence in the source of the expected structure of the excitation of a field. The global maximum corresponds to the arrival time of the cumulative received signal. When reaching a global maximum equal to the average value between the amplitudes characterizing the state levels of the natural geophysical and hydrophysical fields and the geophysical field and the hydrophysical field during the phase of the sun and moon being on the same celestial line, by excluding acoustic signals of natural and man-made origin, they judge the possibility of hydrocarbon deposits.
В предлагаемом способе реализована технология построения картографического изображения на основе NURBS в виде итерационной экспертной автоматизированной процедуры. В качестве языка программирования использован язык MatLab. В этой системе качество построения карты определяется путем экспертного сравнения положения изолиний, вычисленных по NURBS, с положением соответствующих изогипс (изобат) на исходной карте.The proposed method implements the technology for constructing a cartographic image based on NURBS in the form of an iterative expert automated procedure. The programming language used is the MatLab language. In this system, the quality of map construction is determined by expert comparison of the position of contours calculated according to NURBS with the position of the corresponding isohypses (isobaths) on the original map.
В конкретной реализации предлагаемого способа источником информации о рельефе дна служат растровые карты.In a specific implementation of the proposed method, raster maps serve as a source of information about the bottom topography.
В общем случае при аппроксимации профиля рельефа одномерными сплайнами следует задавать значения двух первых производных в конечных точках разреза. Однако такая информация неизвестна, и получить ее на практике нельзя. Поэтому в качестве базового сплайна для аппроксимации профиля рельефа по разрезу использован простейший кубический сплайн с нулевыми граничными производными. Ввиду того, что не существует никаких явно заданных двумерных сплайнов, так как нельзя построить бесконечную систему алгебраических уравнений для согласования двух первых производных по всем направлениям на смежных границах двух кусков сплайновой поверхности, то построение двумерной сплайн-функции производится с использованием тензорного произведения одномерных сплайнов. Согласование первых двух дифференциалов для смежных прямоугольных участков карты обеспечивается перекрытием областей задания смежных NURBS.In the general case, when approximating the profile of the relief with one-dimensional splines, one should specify the values of the first two derivatives at the end points of the section. However, such information is unknown, and it is impossible to obtain it in practice. Therefore, the simplest cubic spline with zero boundary derivatives was used as the base spline for approximating the relief profile along the section. Due to the fact that there are no explicitly defined two-dimensional splines, since it is impossible to construct an infinite system of algebraic equations for matching the first two derivatives in all directions at the adjacent boundaries of two pieces of a spline surface, the construction of a two-dimensional spline function is performed using the tensor product of one-dimensional splines. The matching of the first two differentials for adjacent rectangular map sections is ensured by overlapping task areas of adjacent NURBS.
Таким образом, технология построения карт в аналитическом виде на основе NURBS позволяет исключить этап триангуляции и тем самым исключить недостатки существующих технологий, применяемых в известных технических решениях. Предлагаемая реализация технологии может быть адаптирована к другим типам исходной информации, и в нее могут быть включены более сложные типы базовых сплайнов.Thus, the technology for constructing maps in an analytical form based on NURBS allows you to exclude the triangulation stage and thereby eliminate the disadvantages of existing technologies used in well-known technical solutions. The proposed implementation of the technology can be adapted to other types of source information, and more complex types of basic splines can be included in it.
Построение карты амплитудных вариаций микросейсмического сигнала для каждой частоты спектра пространственных вариаций, а также привязку каждой полученной карты соответствующей ей глубине выполняют путем аппроксимации профиля рельефа по разрезу относительно береговой линии, а в качестве базового сплайна используют кубический сплайн с нулевыми граничными производными, при этом построение двумерной сплайн-функции производится путем тензорного произведения одномерных сплайнов. При этом правомерность выявления месторождений углеводородов осуществляется путем выявления основных географических закономерностей размещения геофизических полей в пределах исследуемого региона. Поскольку многие шельфы представляют собой продолжение низменностей, приуроченных к крупным платформенным прогибам или синеклизам, то толщи, выполняющие эти прогибы, наклонены в сторону шельфа и достигают максимальной мощности именно в его пределах. Большая мощность терригенных осадков в нефтегазоносных районах является условием, благоприятствующим нефтегазоносности.The construction of a map of amplitude variations of a microseismic signal for each frequency of the spectrum of spatial variations, as well as the binding of each received map to its corresponding depth, is performed by approximating the relief profile along the section relative to the coastline, and a cubic spline with zero boundary derivatives is used as the base spline, with the construction of a two-dimensional spline functions are produced by the tensor product of one-dimensional splines. In this case, the legitimacy of identifying hydrocarbon deposits is carried out by identifying the main geographical patterns of the location of geophysical fields within the study region. Since many shelves are a continuation of the lowlands confined to large platform deflections or syneclises, the sequences performing these deflections are tilted towards the shelf and reach maximum power within it. The high power of terrigenous sediments in oil and gas regions is a favorable condition for oil and gas.
Для подтверждения полученных результатов исследований в границах разреза, в частности для подтверждения появления спектральной аномалии информационного сигнала, выполняют генерирование сейсмических колебаний посредством устройства для возбуждения упругих колебаний в морской среде 38 на фоне естественного сейсмического поля в районе исследований.To confirm the obtained research results within the section, in particular to confirm the appearance of the spectral anomaly of the information signal, seismic vibrations are generated by means of a device for exciting elastic vibrations in the marine environment 38 against the background of a natural seismic field in the research area.
В период тестовых испытаний, применительно для выявления землетрясений, измерения выполнялись посредством датчиков слабых сейсмических сигналов (сейсмический модуль 52), измеряющих три компоненты (горизонтальная, вертикальная и наклонная составляющие) в диапазоне 0,008-0,1 Гц и датчиков сильных движений дна (сейсмоакустических модуль 53) в диапазоне 0,01-20 Гц, измеряющих также три компоненты, регистрировались сигналы на границе раздела морская вода - морской грунт.During the test tests, in order to detect earthquakes, the measurements were carried out using weak seismic signal sensors (seismic module 52), measuring three components (horizontal, vertical and inclined components) in the range of 0.008-0.1 Hz and strong bottom motion sensors (seismic acoustic module 53) in the range of 0.01–20 Hz, which also measure three components, signals were recorded at the interface between sea water and sea soil.
В качестве измерительных датчиков также использовались протонные и квантовые вариометры и магнитометры для измерения электрической и магнитной компоненты естественного электромагнитного поля земли с выделением магнитотеллурической составляющей на фоне помех с разносом электрических и магнитных датчиков на величину Δr≤(0,013…0,025)r, (где r - расстояние между приемником и источником). При этом выделение магнитотеллурической составляющей на фоне помех существенно упрощается, так как помехи по электрическому и магнитному каналам вызваны различными источниками (являются некоррелированными) ввиду разноса датчиков на величину Δr. При этом магнитные составляющие естественного магнитного поля меньше, чем электрические, зависят от характера геоэлектрического разреза вдали от горизонтальных неоднородностей.Proton and quantum variometers and magnetometers were also used as measuring sensors to measure the electric and magnetic components of the natural electromagnetic field of the earth with the separation of the magnetotelluric component against the background of interference with the separation of electric and magnetic sensors by the value Δr≤ (0.013 ... 0.025) r, (where r - distance between receiver and source). In this case, the separation of the magnetotelluric component against the background of interference is significantly simplified, since the interference in the electric and magnetic channels is caused by various sources (they are uncorrelated) due to the spacing of the sensors by Δr. Moreover, the magnetic components of the natural magnetic field are smaller than the electric ones, depending on the nature of the geoelectric section far from horizontal inhomogeneities.
Зарегистрированные сигналы, подвергались обработке для каждого конкретного момента времени для получения временной зависимости в границах, характеризующих уровни состояния естественного геофизического поля и гидрофизических полей.The recorded signals were processed for each specific point in time to obtain a time dependence within the boundaries characterizing the state levels of the natural geophysical field and hydrophysical fields.
Блок управления и регистрации 27 анализировал уровень сигналов, поступающих от сейсмоакустического модуля 53, и в случае повышения порогового уровня включал сейсмический модуль 52 и в случае существенных вертикальных или наклонных скоростей смещения элементов движения дна формировал пакет сообщений, который по гидроакустическому каналу связи передавался на диспетчерскую станцию.The control and
Поскольку блок управления и регистрации 27 работал с инерцией, то для исключения потери первых вступительных сильных движений дна сигналы с выходов датчиков сейсмического модуля 52 сигналы непрерывно регистрировались в буферную память блока управления и регистрации 27, которые затем использовались для определения элементов движения дна и регистрировались в цифровом многоканальном накопителе информации блока управления и регистрации 27. При этом пороговый уровень определялся путем усреднения за длительный период времени сейсмических шумов, поступающих с выходов датчиков сейсмического модуля 52.Since the control and
Гидроакустический канал связи обеспечивал дальность до 8000 м с диапазоном частот сигналов переносчиков команд 7-10 кГц.The hydro-acoustic communication channel provided a range of up to 8000 m with a frequency range of signal transmitters commands 7-10 kHz.
При обработке сигналов в качестве решающей статистики использовалась сумма квадратов амплитуд, имеющая максимальное значение для сигнала ожидаемой структуры. Вычисления выполнялись для каждого момента времени для получения временной зависимости для каждого поля. Присутствие в ней максимума означает наличие в источнике ожидаемой структуры возбуждения того или иного поля. Глобальный максимум соответствует времени прихода совокупного принятого сигнала. При достижении величины глобального максимума, равного среднему значению между амплитудами, характеризующими уровни состояния естественного геофизического и гидрофизического полей, судят о возможности наступления катастрофического явления.When processing the signals, the sum of the squared amplitudes having the maximum value for the signal of the expected structure was used as the decisive statistic. Calculations were performed for each moment in time to obtain the time dependence for each field. The presence of a maximum in it means the presence in the source of the expected structure of the excitation of a field. The global maximum corresponds to the arrival time of the cumulative received signal. When a global maximum is reached equal to the average value between the amplitudes characterizing the state levels of the natural geophysical and hydrophysical fields, the possibility of a catastrophic phenomenon is judged.
Выделение из спектра горизонтальных составляющих нечетных гармоник 0,003 и 0,005 Гц, а из спектра вертикальных составляющих четных гармоник 0,002, 0,004, 0,006 и 0,008 Гц с регистрацией уровня моря на береговых станциях позволяет исключить влияние микросейшивых составляющих, обусловленных в основном влиянием приливных колебаний.The separation from the spectrum of horizontal components of odd harmonics of 0.003 and 0.005 Hz, and from the spectrum of vertical components of even harmonics of 0.002, 0.004, 0.006 and 0.008 Hz with registration of sea level at coastal stations, it is possible to exclude the influence of microsexing components, mainly due to the influence of tidal fluctuations.
Предлагаемое техническое решение может быть использовано для решения следующих задач:The proposed technical solution can be used to solve the following problems:
• изучения строения земной коры в акваториях Мирового океана;• study of the structure of the earth's crust in the waters of the oceans;
• исследования совокупности проявления геофизических полей в зонах тектонических разломов непосредственно на дне океана;• studies of the totality of the manifestation of geophysical fields in the zones of tectonic faults directly at the bottom of the ocean;
• исследования состояния морской среды в придонной зоне и ее взаимодействие с тектоническими процессами;• studies of the state of the marine environment in the bottom zone and its interaction with tectonic processes;
• геофизического и геоэкологического мониторинга сложных гидротехнических сооружений;• geophysical and geoecological monitoring of complex hydraulic structures;
• оперативной оценки сейсмического и гидродинамического состояния районов и прогноза возможных сейсмических и экологических последствий;• operational assessment of the seismic and hydrodynamic conditions of the regions and the forecast of possible seismic and environmental consequences;
• раннего оповещения с существенным повышением точности прогноза землетрясений и цунами;• early warning with a significant increase in the accuracy of forecasting earthquakes and tsunamis;
• выявления предвестников сейсмических, геодеформационных, геохимических, гидрофизических предвестников катастрофических землетрясений, очаги которых находятся под дном океана, осуществление среднесрочного и краткосрочного прогноза землетрясений с магнитудой 5,5 и выше;• identification of precursors of seismic, geodeformation, geochemical, hydrophysical precursors of catastrophic earthquakes, the sources of which are under the ocean floor, the implementation of medium-term and short-term forecast of earthquakes with magnitude 5.5 and higher;
• контроля изменений напряженно-деформированного состояния участков земной коры шельфовых зон вблизи разрабатываемых месторождений нефти и газа, вызванных извлечением углеводородов, законтурной закачкой воды и другими искусственными воздействиями на углеводородный пласт;• control of changes in the stress-strain state of the sections of the earth’s crust of shelf zones near the developed oil and gas fields caused by hydrocarbon recovery, bypass water injection and other artificial influences on the hydrocarbon reservoir;
• выбора экологически безопасных режимов эксплуатации месторождений;• selection of environmentally sound modes of field exploitation;
• прогноза развития деформаций земной коры и наведенной сейсмичности;• forecasting the development of crustal deformations and induced seismicity;
• прогноза небольших местных землетрясений, опасных повреждением скважин, нефтяных платформ/подводных трубопроводов.• prediction of small local earthquakes hazardous to damage to wells, oil platforms / subsea pipelines.
• исследования месторождений морских газогидратов.• research of deposits of marine gas hydrates.
Применение предлагаемого технического решения позволяет выполнить контроль изменений напряженно-деформированного состояния участков земной коры шельфовых зон вблизи разрабатываемых месторождений нефти и газа, вызванных извлечением углеводородов, законтурной закачкой воды и другими искусственными воздействиями на углеводородный пласт, прогнозировать небольшие местные землетрясения, опасные повреждением скважин, нефтяных платформ/подводных трубопроводов, прогнозировать аварийные ситуации, тем самым способствовать снижению экологической опасности при эксплуатации морских промышленных объектов.The application of the proposed technical solution allows monitoring changes in the stress-strain state of sections of the earth’s crust of shelf zones near developed oil and gas fields caused by hydrocarbon recovery, bypass water injection and other artificial influences on the hydrocarbon layer, and predicting small local earthquakes that can damage wells and oil platforms / subsea pipelines, predict emergencies, thereby helping to reduce environmental danger during the operation of marine industrial facilities.
Реализация устройства технической сложности не представляет, так как устройство реализовано на серийно выпускаемых датчиках и элементах микроэлектроники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения условию патентоспособности "промышленная применимость".The implementation of the device is not of technical complexity, since the device is implemented on commercially available sensors and elements of microelectronics, which allows us to conclude that the claimed technical solution meets the patentability condition "industrial applicability".
Источники информацииInformation sources
1. Патент RU №2045079.1. Patent RU No. 2045079.
2. Патент RU №2161809.2. Patent RU No. 2161809.
3. Авторское свидетельство SU №949574.3. Copyright certificate SU No. 949574.
4. Патент RU №2054697.4. Patent RU No. 2054697.
5. Патент WO №98/37439.5. Patent WO No. 98/37439.
6. Патент RU №2251716.6. Patent RU No. 2251716.
7. Патент RU №2336541.7. Patent RU No. 2336541.
8. Патент RU №2271554.8. Patent RU No. 2271554.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010114135/28A RU2431868C1 (en) | 2010-04-09 | 2010-04-09 | Method for seismic exploration when searching for hydrocarbons and seismic system for realising said method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010114135/28A RU2431868C1 (en) | 2010-04-09 | 2010-04-09 | Method for seismic exploration when searching for hydrocarbons and seismic system for realising said method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2431868C1 true RU2431868C1 (en) | 2011-10-20 |
Family
ID=44999282
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010114135/28A RU2431868C1 (en) | 2010-04-09 | 2010-04-09 | Method for seismic exploration when searching for hydrocarbons and seismic system for realising said method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2431868C1 (en) |
Cited By (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102749646A (en) * | 2012-07-06 | 2012-10-24 | 西安石油大学 | Method for depth-frequency analysis of Rayleigh surface waves |
RU2533105C1 (en) * | 2013-04-08 | 2014-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Геофизмаш" | Information transmission method |
RU2538424C2 (en) * | 2013-02-12 | 2015-01-10 | Сергей Федорович Конев | Gravitational-magnetic-seismic system (versions) |
RU2541107C2 (en) * | 2013-05-16 | 2015-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового океана имени академика И.С. Грамберга" | Method of prospecting for gas hydrate deposits in preexistent fault areas |
RU2546784C2 (en) * | 2013-06-06 | 2015-04-10 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Underwater observatory |
RU2547161C2 (en) * | 2013-07-15 | 2015-04-10 | Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт" (ОАО "ГНИНГИ") | Development of marine deep sea oil-and-gas deposits |
CN105277458A (en) * | 2015-11-17 | 2016-01-27 | 东北师范大学 | Acceleration type free fall shallow sea settled layer FXBP measuring system |
RU2624629C2 (en) * | 2013-03-15 | 2017-07-05 | Фэйрфилд Индастриз Инкорпорейтед | Underwater system for transferring data with high bandwidth |
CN107167840A (en) * | 2017-06-14 | 2017-09-15 | 四川大学 | A kind of microseismic sensors of recyclable reuse |
CN107422386A (en) * | 2017-04-20 | 2017-12-01 | 上海艾都能源科技有限公司 | A kind of intelligent electrical method physical prospecting instrument |
CN108051849A (en) * | 2018-01-31 | 2018-05-18 | 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 | A kind of earthquake three-component dry hole probe and test method |
CN108287018A (en) * | 2018-01-25 | 2018-07-17 | 国家海洋技术中心 | Ambient sea noise measuring device based on wave glider |
US10263711B2 (en) | 2013-03-15 | 2019-04-16 | Magseis Ff Llc | High-bandwidth underwater data communication system |
US10488537B2 (en) | 2016-06-30 | 2019-11-26 | Magseis Ff Llc | Seismic surveys with optical communication links |
CN111381276A (en) * | 2020-03-24 | 2020-07-07 | 长江水利委员会长江科学院 | Monitoring method for dam leakage damage occurrence development and positioning |
RU2733565C1 (en) * | 2020-03-12 | 2020-10-05 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" (СПбГМТУ) | Robot system for survey of water area bottom |
CN111856555A (en) * | 2020-06-19 | 2020-10-30 | 同济大学 | A Subsurface Detection Method Based on Surface Wave Multiscale Window Analysis |
RU2760711C1 (en) * | 2021-04-15 | 2021-11-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) | Towed underwater gamma probe |
CN113740908A (en) * | 2020-05-29 | 2021-12-03 | 中国石油化工股份有限公司 | Two-dimensional variation analysis method for seismic slice, electronic device, and medium |
WO2022015193A1 (en) * | 2020-07-14 | 2022-01-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Тота Систем С" (Ооо "Тота Системс") | Method for determining physical parameters in a borehole |
CN114280688A (en) * | 2021-12-06 | 2022-04-05 | 中国电波传播研究所(中国电子科技集团公司第二十二研究所) | A multi-physics comprehensive detection system for underground artificial voids based on UAV platform and its operation method |
CN114325844A (en) * | 2022-01-07 | 2022-04-12 | 中国科学院空天信息创新研究院 | A double-sphere liquid-solid hybrid vibration isolation underwater magnetic measurement system |
CN117288155A (en) * | 2023-10-11 | 2023-12-26 | 中国海洋大学 | Working method of in-situ observation equipment based on seabed sliding process |
CN117537038A (en) * | 2024-01-09 | 2024-02-09 | 之江实验室 | A low-frequency vibration isolation platform and vibration isolation method |
-
2010
- 2010-04-09 RU RU2010114135/28A patent/RU2431868C1/en active
Cited By (43)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102749646B (en) * | 2012-07-06 | 2014-07-09 | 西安石油大学 | Method for depth-frequency analysis of Rayleigh surface waves |
CN102749646A (en) * | 2012-07-06 | 2012-10-24 | 西安石油大学 | Method for depth-frequency analysis of Rayleigh surface waves |
RU2538424C2 (en) * | 2013-02-12 | 2015-01-10 | Сергей Федорович Конев | Gravitational-magnetic-seismic system (versions) |
US10778342B2 (en) | 2013-03-15 | 2020-09-15 | Magseis Ff Llc | High-bandwidth underwater data communication system |
US10171181B2 (en) | 2013-03-15 | 2019-01-01 | Fairfield Industries, Inc. | High-bandwidth underwater data communication system |
US10341032B2 (en) | 2013-03-15 | 2019-07-02 | Magseis Ff Llc | High-bandwidth underwater data communication system |
US10333629B2 (en) | 2013-03-15 | 2019-06-25 | Magseis Ff Llc | High-bandwidth underwater data communication system |
US10263711B2 (en) | 2013-03-15 | 2019-04-16 | Magseis Ff Llc | High-bandwidth underwater data communication system |
RU2624629C2 (en) * | 2013-03-15 | 2017-07-05 | Фэйрфилд Индастриз Инкорпорейтед | Underwater system for transferring data with high bandwidth |
US11128386B2 (en) | 2013-03-15 | 2021-09-21 | Fairfield Industries Incorporated | High-bandwidth underwater data communication system |
US9825713B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-11-21 | Fairfield Industries Incorporated | High-bandwidth underwater data communication system |
US11057117B2 (en) | 2013-03-15 | 2021-07-06 | Magseis Ff Llc | High-bandwidth underwater data communication system |
US10623110B2 (en) | 2013-03-15 | 2020-04-14 | Magseis Ff Llc | High-bandwidth underwater data communication system |
RU2533105C1 (en) * | 2013-04-08 | 2014-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Геофизмаш" | Information transmission method |
RU2541107C2 (en) * | 2013-05-16 | 2015-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового океана имени академика И.С. Грамберга" | Method of prospecting for gas hydrate deposits in preexistent fault areas |
RU2546784C2 (en) * | 2013-06-06 | 2015-04-10 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Underwater observatory |
RU2547161C2 (en) * | 2013-07-15 | 2015-04-10 | Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт" (ОАО "ГНИНГИ") | Development of marine deep sea oil-and-gas deposits |
CN105277458A (en) * | 2015-11-17 | 2016-01-27 | 东北师范大学 | Acceleration type free fall shallow sea settled layer FXBP measuring system |
US10677946B2 (en) | 2016-06-30 | 2020-06-09 | Magseis Ff Llc | Seismic surveys with optical communication links |
US10488537B2 (en) | 2016-06-30 | 2019-11-26 | Magseis Ff Llc | Seismic surveys with optical communication links |
US11422274B2 (en) | 2016-06-30 | 2022-08-23 | Magseis Ff Llc | Seismic surveys with optical communication links |
US10712458B2 (en) | 2016-06-30 | 2020-07-14 | Magseis Ff Llc | Seismic surveys with optical communication links |
CN107422386A (en) * | 2017-04-20 | 2017-12-01 | 上海艾都能源科技有限公司 | A kind of intelligent electrical method physical prospecting instrument |
CN107167840A (en) * | 2017-06-14 | 2017-09-15 | 四川大学 | A kind of microseismic sensors of recyclable reuse |
CN107167840B (en) * | 2017-06-14 | 2023-09-19 | 四川大学 | A recyclable microseismic sensor |
CN108287018A (en) * | 2018-01-25 | 2018-07-17 | 国家海洋技术中心 | Ambient sea noise measuring device based on wave glider |
CN108287018B (en) * | 2018-01-25 | 2021-08-10 | 国家海洋技术中心 | Marine environment noise measuring device based on wave glider |
CN108051849A (en) * | 2018-01-31 | 2018-05-18 | 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 | A kind of earthquake three-component dry hole probe and test method |
CN108051849B (en) * | 2018-01-31 | 2024-01-23 | 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 | Earthquake three-component dry hole probe and testing method |
RU2733565C1 (en) * | 2020-03-12 | 2020-10-05 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" (СПбГМТУ) | Robot system for survey of water area bottom |
CN111381276A (en) * | 2020-03-24 | 2020-07-07 | 长江水利委员会长江科学院 | Monitoring method for dam leakage damage occurrence development and positioning |
CN111381276B (en) * | 2020-03-24 | 2021-06-01 | 长江水利委员会长江科学院 | Monitoring method for dam leakage damage occurrence development and positioning |
CN113740908B (en) * | 2020-05-29 | 2024-05-07 | 中国石油化工股份有限公司 | Two-dimensional variogram analysis method, electronic equipment and medium for seismic slice |
CN113740908A (en) * | 2020-05-29 | 2021-12-03 | 中国石油化工股份有限公司 | Two-dimensional variation analysis method for seismic slice, electronic device, and medium |
CN111856555A (en) * | 2020-06-19 | 2020-10-30 | 同济大学 | A Subsurface Detection Method Based on Surface Wave Multiscale Window Analysis |
WO2022015193A1 (en) * | 2020-07-14 | 2022-01-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Тота Систем С" (Ооо "Тота Системс") | Method for determining physical parameters in a borehole |
RU2760711C1 (en) * | 2021-04-15 | 2021-11-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) | Towed underwater gamma probe |
CN114280688A (en) * | 2021-12-06 | 2022-04-05 | 中国电波传播研究所(中国电子科技集团公司第二十二研究所) | A multi-physics comprehensive detection system for underground artificial voids based on UAV platform and its operation method |
CN114325844A (en) * | 2022-01-07 | 2022-04-12 | 中国科学院空天信息创新研究院 | A double-sphere liquid-solid hybrid vibration isolation underwater magnetic measurement system |
CN117288155A (en) * | 2023-10-11 | 2023-12-26 | 中国海洋大学 | Working method of in-situ observation equipment based on seabed sliding process |
CN117288155B (en) * | 2023-10-11 | 2024-04-26 | 中国海洋大学 | A working method based on in-situ observation equipment of seabed sliding process |
CN117537038A (en) * | 2024-01-09 | 2024-02-09 | 之江实验室 | A low-frequency vibration isolation platform and vibration isolation method |
CN117537038B (en) * | 2024-01-09 | 2024-03-29 | 之江实验室 | A low-frequency vibration isolation platform and vibration isolation method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2431868C1 (en) | Method for seismic exploration when searching for hydrocarbons and seismic system for realising said method | |
RU2433425C2 (en) | Method for seismic prospecting hydrocarbons and method of determining attitude of producing formations on hydrocarbons and seismic station for realising said method | |
Nabighian et al. | Historical development of the gravity method in exploration | |
Rabinovich et al. | Deep-ocean measurements of tsunami waves | |
Scarpa et al. | Monitoring and mitigation of volcano hazards | |
Genrich et al. | Instantaneous geodetic positioning with 10–50 Hz GPS measurements: Noise characteristics and implications for monitoring networks | |
RU2617525C1 (en) | Anchored profiling underwater observatory | |
US20100153050A1 (en) | Autonomous Underwater Vehicle Borne Gravity Meter | |
EA012792B1 (en) | Method for phase and amplitude correction in controlled source electromagnetic survey data | |
RU2434250C1 (en) | Method of detecting seismic signals on sea area when searching for underwater deposits of hydrocarbons | |
RU2436134C1 (en) | Method for rapid investigation of atmosphere, earth's surface and ocean | |
D'Alessandro et al. | The INGV's new OBS/H: analysis of the signals recorded at the Marsili submarine volcano | |
RU2748132C1 (en) | Method for detecting the possibility of a tsunami | |
US10520615B1 (en) | Fluid resonant seismic surveying | |
JPS62118287A (en) | Method of previewing or observing earthquake induced naturally and/or artificially and protecting facility | |
RU2545159C1 (en) | Anchored profiling underwater observatory | |
RU2468395C1 (en) | Underwater observatory | |
RU2525644C2 (en) | Method of geochemical exploration | |
RU2348950C1 (en) | Underwater observatory | |
RU2498357C1 (en) | System for microseismic probing earth's crust and seismic monitoring | |
RU2546784C2 (en) | Underwater observatory | |
RU2738589C1 (en) | Method for determining tsunami hazard | |
Gennerich et al. | Deciphering the ocean bottom pressure variation in the Logatchev hydrothermal field at the eastern flank of the Mid‐Atlantic Ridge | |
RU2457514C1 (en) | Method of determining tsunami precursor | |
Hello et al. | New versatile autonomous platforms for long-term geophysical monitoring in the ocean |