подвижная подводная автономная сейсмогидроакустическая станция разведки углеводородов на акватории арктического шельфа

Формула изобретения

Подвижная подводная автономная сейсмогидроакустическая станция разведки углеводородов на акватории Арктического шельфа, состоящая из прочного корпуса, сейсмоприемника, средств регистрации и хранения информации, отличающая тем, что дополнительно станция имеет прочный корпус обтекаемой формы, энергосиловую установку, движитель, гироскоп, измеритель пути, эхолот, датчик глубины, локатор сигналов гидроакустического маяка, средства регулирования плавучести и бортовой компьютер с программным устройством управления перемещением станции из одной точки моря в другую, зависанием, спуском на дно, подъемом со дна на заданное заглубление и на поверхность моря.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к устройствам для сейсморазведки месторождений углеводородов на акватории Арктического шельфа.

В настоящее время разрабатываются устройства сейсморазведки с применением невзрывных источников сейсмической энергии. Данное устройство предназначено для приема микросейсм морского дна, которые несут полезную информацию о глубинной структуре морского дна, включая данные о наличии месторождений углеводородов.

Известно устройство для сейсморазведки углеводородов, состоящее из донных станций с сейсмоприемниками и подводным аппаратом, поочередно подплывающим к ним и собирающим с них информацию по гидроакустическому каналу (С.В.Максимов. О применении автономных необитаемых подводных аппаратов в технологии тотальной донной сейсморазведки. // Труды 4-й Всероссийской научно-технической конференции "Технические проблемы освоения Мирового океана", Секция 2, 2011, Владивосток, с.220-224).

Недостатком этого решения является то, что по данной методике разведки кроме подводного аппарата необходимо устанавливать на дно большое количество донных станций (до 220 штук), к которым подводный аппарат поочередно подплывает и опрашивает. Такая компоновка устройств для сейсморазведки удорожает стоимость сейсморазведки из-за необходимости установки большого количества дорогостоящих сейсмостанций и трудоемкости их установки и подъема, особенно в районах с илистым донным грунтом и при наличии ледового покрова. В данном устройстве не предусмотрена его установка в придонном слое моря.

Другим аналогом является изобретение по патенту РФ № 2438149 «Автономная донная станция для сейсмических наблюдений». Станция состоит из герметичного корпуса, донного сейсмоприемника, датчика пространственной ориентации, радиобуя, балласта, размыкателя балласта, аналоговых усилителей и фильтров низкой частоты, блока точного времени и цифрового регистратора.

Недостатком данного технического решения при использовании его в условиях Арктики является трудность установки сейсмостанций на дно моря под ледовым покровом и, тем более, перестановки сейсмостанций в другие точки измерений на дне при наличии мощного ледового покрова. Также не предусмотрена установка сейсмостанций в придонном слое моря.

Наиболее близким аналогом, то есть прототипом является изобретение по патенту РФ № 2435180 «Подводная геофизическая станция».

Сущность этого изобретения заключается в том, что подводная геофизическая станция имеет герметичный корпус, выполненный из высокопрочного алюминиевого сплава с защитным антикоррозийным покрытием, сейсмоприемник, средства регистрации и хранения информации.

Недостатком прототипа являются ранее указанные трудности установки и перестановки донных станций в другие точки на дне моря при наличии мощного ледового покрова. В нем также не предусмотрена установка в придонном слое моря.

Отметим, что в настоящее время нет сведений о станциях, способных самостоятельно перемещаться для измерения из одной точки моря в другую точку, зависать над нею, а затем ложиться на грунт морского дна и подниматься со дна на заданную глубину. К тому же измерения с борта подвижной подводной станции затруднены из-за возникновения помех обтекания. Эти помехи маскируют микросейсмы от месторождений углеводородов и препятствуют их обнаружению.

Целью данного изобретения является создание подвижной подводной автономной сейсмогидроакустической станция разведки углеводородов, способной самостоятельно перемещаться по заданной программе в исследуемые точки моря, зависать над ними, опускаться на дно и подниматься со дна на заданную глубину при одновременном снижении собственных сейсмогидроакустических помех.

Поставленная цель достигается тем, что подвижная подводная автономная сейсмогидроакустическая станция разведки углеводородов на акватории Арктического шельфа дополнительно оборудуется прочным корпусом обтекаемой формы, энергосиловой установкой, движителем, гироскопом, измерителем пути, эхолотом, датчиком глубины, локатором сигналов гидроакустического маяка, средствами регулирования плавучести и бортовым компьютером с программным устройством управления перемещением станции из одной точки моря в другую, зависанием, спуском на дно, подъемом со дна на заданное заглубление и на поверхность моря.

Совокупность указанных признаков обеспечивает достижение поставленной цели.

Предлагаемое устройство поясняется чертежом, на котором изображена схема подвижной подводной автономной сейсмогидроакустической станции, где:

1 - прочный корпус обтекаемой формы;

2 - гироскоп;

3 - измеритель пути;

4 - эхолот;

5 - датчик глубины;

6 - бортовой компьютер с программным устройством управления;

7 - сейсмоприемник;

8 - средства обеспечения плавучести;

9 - энергосиловая установка;

10 - движитель;

11 - локатор сигналов гидроакустического маяка.

Подводная станция в зависимости от ледовой обстановки доставляется с помощью надводного или подводного гидрофизического судна в район первой обследуемой точки и выпускается в плавание. Возможно опускание станции в прорубь с ледового покрова.

Подводная станция имеет прочный корпус обтекаемой формы (поз.1). В зависимости от показаний гироскопа (поз.2), измерителя пути (поз.3), эхолота (поз.4), датчика глубины (поз.5) бортовой компьютер с программным устройством (поз.6) обеспечивает следующие режимы работы: перемещение из одной точки моря в другую, зависание, спуск на дно и подъем со дна на заданное заглубление. Проведенными натурными испытаниями было установлено, что микросейсмы морского дна могут быть зарегистрированы сейсмоприемниками не только на дне, но и в придонном слое воды. Этим объясняется сложная последовательность измерений: при зависании, при спуске на дно и на дне.

Для выполнения этих режимов работы установлен движитель (поз.10), например электродвигатель, и энергосиловая установка (поз.9), например аккумуляторы, и средства регулирования плавучести (поз.8). Регулировка плавучести производится в пределах от нулевой плавучести до отрицательной или положительной плавучести. В режиме зависания станция перемещается течением вместе с водной средой, что снижает гидродинамические помехи обтекания и облегчает распознавание микросейсм от месторождений углеводородов. Сейсмоприемник (поз.7) позволяет производить измерение как отдельных проекций вектора колебательной скорости (ускорения, смещения, или их производных), так и всех одновременно. В процессе зависания и плавного погружения на дно и при нахождении на дне сигналы сейсмоприемника записываются в цифровом виде.

В дальнейшем эти данные используются в стационарном центре обработки или на борту судна при расшифровке результатов для определения признаков наличия месторождений углеводородов.

После завершения измерений подводная станция возвращается в район первой обследуемой точки и компьютер подает сигнал на включение локатора сигналов гидроакустического маяка (11) для обнаружения маяка (подводного или надводного судна или маяка, опускаемого со льда в точке развертывания) и подхода к маяку и подъему станции на геофизическое судно или на лед.

Технико-экономический эффект состоит в снижении трудоемкости работ и стоимости разведочного оборудования, так как подводная подвижная станция является и средством измерения микросейсм и не требует применения дополнительных донных станций.

В отличие от мини-подводных лодок с экипажем заявляемая подводная станция имеет значительно меньшие габариты и соответственно значительно меньшую стоимость. В необитаемой станции исключена проблема безопасности людей.