ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКАЯ РЕГИСТРИРУЮЩАЯ СИСТЕМА ДЛЯ МОРСКОЙ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ Российский патент 1997 года по МПК G01V1/38 

Известны способы сейсморазведки нефти и газа, предполагающие геофизическое картографирование подземных пластов в море и основанные на сборе данных по давлению акустических волн, генерируемых воздушными пушками, взрывными и другими подобными звуковыми источниками и регистрируемых после отражения в подземных пластах большим числом гидрофонов, смонтированных на длинных тросах или тралах и буксируемых под поверхностью воды за судном-разведчиком. Такие гидрофонные тралы разделены на секции (гидрофонные группы), которые в ряде случаев называют "каналами". Сейсмоакустический источник действует рассредоточено с интервалами порядка 25 метром, при этом каждое последующее измерение производится через период времени 5-6 секунд или около того. Обычно каждый канал имеет квантование по времени с интервалами 2 или 4 мс. Информационные данные регистрируются отдельно по каждому каналу с переводом в цифровой код, так как последующая крайне сложная обработка регистрируемой информации производится именно в таком коде.

Ввиду того, что при такой разведке приходится покрывать плотно расположенными изолиниями значительные водные акватории, указанные известные способы при их реализации требуют значительных затрат времени, а следовательно, и финансовых затрат, которые в большой степени зависят также от внешних условий, таких как океанические течения, наличие ледяного покрова, нахождение районов разведки на морских трассах и т.п.

В основе настоящего изобретения лежит задача обеспечения возможности регистрации типовых сейсморазведочных данных без использования вышеупомянутых гидрофонных тралов с соответствующим упрощением техники геофизической разведки и повышением ее экономической эффективности.

В дальнейшем изобретение поясняется описанием вариантов осуществления со ссылками на чертежи, на которых: фиг. 1 изображает схему, поясняющую базовый принцип реализации настоящего изобретения; фиг. 2 изображает схему, иллюстрирующую взаиморасположение облучаемой части водной поверхности и опорной точки регистрации (регистрирующей приемной системы).

Схема на фиг. 1 иллюстрирует существо заявляемого способа, при осуществлении которого используется электрооптический воспринимающий элемент (датчик) 1, находящийся на мачте судна-разведчика, которое генерирует сейсмические волны сжатия 2 с помощью сейсмоакустических источников 5, облучая ими те участки поверхности моря или океана, которые представляют разведочный интерес. Эти поверхностные участки соответствуют гидрофонным группам (каналам) ныне применяемых сейсморазведочных систем, которые в общем случае имеют длину порядка 10-20 м. Волны сжатия 3, отражающиеся от подземных пластов 7, порождают перемещения на поверхности воды 4. Вертикальная составляющая скорости колебательного движения водной поверхности дает полезную разведочную информацию и регистрируются при помощи излучаемого системой светового сигнала 6, частота которого изменяется при отражении от водной поверхности за счет допплеровского смещения. Световой луч отражается не только поверхностью воды, но и частицами и другими примесями в пограничном слое раздела "вода воздух". Изменения частоты светового сигнала регистрируются приемником рассматриваемой системы и преобразуются в переменно-амплитудные рабочие данные, которые пропорциональны звуковому давлению акустических волн, приходящих к контролируемым участкам поверхности. Эта информация в последующем обрабатывается в сигнальном процессоре 10 с реализацией сигнального формата, который совместим с сигналами от гидрофонных групп ныне применяемых сейсморазведочных систем. Принимаемые сигналы записываются в цифровом формате (коде) в стандартном информационном регистраторе 11.

Такая техника сейсморазведки позволяет свести к минимуму общую стоимость применяемой электрооптической системы, поскольку затраты на сигналообработку уже сделаны (в рамках стандартной системы), и используется оборудование регистрации рабочей информации.

Электрооптический приемный элемент осуществляет непрерывный контроль поверхности моря по соответствующим ее частям по схеме, представленной на фиг. 2. Каждая такая часть водной поверхности соответствует в обычном понимании гидрофонной группе типовой сейсморазведочной системы. Положение каждого облучаемого, контролируемого участка 2 поверхности взаимосвязывается с опорной точкой при регистрации по радиальному узлу или "азимуту" (и вертикальному углу или "месту" (v), в пределах которых происходит излучение и прием светового луча в каждом цикле действия системы.

При использовании типовой известной системы, работающей на гидрофонах, вместе с полезными сигналами будут регистрироваться нежелательные помеховые гидроакустические сигналы. Такие помехи обычно порождаются волнением моря различной степени. Ввиду того, что регистрация отраженного светового сигнала осуществляется по соответствующему участку поверхности, площадь этого участка может быть выбрана таким образом, чтобы исключить синфазность указанных помех, возникающих на границе раздела. Дополнительно к этому следует указать, что первичные сейсмосигналы будут приходить к водной поверхности под углом, близким к 90^o, и соответственно, будут регистрироваться в синфазном режиме по всей площади облучения (контролируемому участку водной поверхности).

Изобретение предполагает возможность применения двух или более электрооптических датчиков в различных положениях с использованием нескольких одновременно излучаемых световых потоков, направляемых со сканированием на контролируемый участок водной поверхности под различными углами наклона. В этом случае регистрируемые данные будут содержать информацию, в полной мере пригодную для последующей фильтрации и усиления первичных сейсмосигналов по отношению к поверхностным помехам, возникающим на границе раздела "вода-воздух".

Использование: при проведении морской сейсморазведки для регистрации и обработки данных, получаемых по сигналам от обычных сейсмоисточников. Сущность изобретения: устройство содержит электрооптическое приемно-передающее средство и процессор сигнала. Указанное средство излучает световую энергию, которая отражается от контролируемой поверхности моря с частотным смещением, вызванным перемещением водной поверхности, обусловленным действием приходящих к ней сейсмических волн сжатия. Отраженный световой сигнал принимается отдельно от каждого участка поверхности воды электрооптическим средством, обрабатывается в сигнальном процессоре и записывается в регистратор данных. Отличительной особенностью такой системы является то, что она позволяет производить разведочное картографирование подземных пластов без использования сейсмических буксировочно-канатных тралов. 5 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Электрооптическая регистрирующая система для морской сейсморазведки при генерировании рабочих сигналов от обычных сейсмоисточников, отличающаяся тем, что она содержит оптический передатчик, излучающий световую энергию в направлении поверхности воды, оптический приемник, распознающий световые сигналы, возвращающиеся в результате отражения света от поверхности воды с допплеровским смещением в результате перемещения частиц, возникающих в пограничном слое между водой и воздухом под действием сейсмических волн сжатия, приходящих к упомянутой водной поверхности, сигнальный процессор, преобразующий допплеровскую информацию упомянутых световых сигналов в электрические сигналы, которые содержат полезные данные по изменениям давлений в сейсмоволнах. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что она смонтирована на судне, оснащенном средством, генерирующим сейсмические волны сжатия. 3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что она приспособлена для непрерывного поиска по участкам поверхности моря, причем каждый такой участок соответствует одной гидрофонной группе типовых известных сейсморазведочных систем. 4. Система по пп. 1 и 3, отличающаяся тем, что она применяется в комбинации с одной или несколькими такими системами, смонтированными таким образом, чтобы контролировать поверхность моря одновременно по нескольким различным участкам. 5. Система по пп. 1 и 3, отличающаяся тем, что она применяется в комбинации двух или более таких систем, чтобы контролировать морскую поверхность под различными одновременно по одним и тем же участкам моря. 6. Система по п. 1, отличающаяся тем, что она смонтирована на летательном аппарате или на стационарной морской или наземной установке.