Комплекс сейсморазведки Российский патент 2020 года по МПК G01V1/38 B63B21/66 

Изобретение относится к области морской сейсморазведки подводных месторождений полезных ископаемых, и может быть использовано для проведения подводной многомерной сейсмической разведки как на открытых от льда акваториях, так и покрытых льдом круглогодично или большую часть года.

Известно «Научно-исследовательское ледокольное судно для сейсморазведки по 3D технологии в арктических морях» (Патент RU №2549303 С2 МПК: G01V 1/38, В63В 35/08, В63В 35/00), в корпусе которого размещается сейсмическое оборудование, шахта для выпуска сейсмокос, шахта для спуска-подъема самоходного автономного необитаемого подводного аппарата с источником акустических волн.

Недостатком такого технического решения является то, что требуется разработка новой конструкции такого ледокольного судна, не зависящей от ледовых условий, для работы по данной технологии сейсморазведки. Разработка проекта и постройка нового ледокольного судна требует больших затрат. Также недостатком для столь новой конструкции ледокольного судна является использования только донных сейсмокос без возможности буксировки сейсмокос в верхних слоях воды.

Известно «Сейсмографическое судно для сейсморазведки по 2D технологии в арктических морях вне зависимости от ледовых условий» (Патент RU №2539430 С2 МПК: G01V 1/38, В63В 21/66, В63В 35/08), оборудованного гидроакустическими излучателями и буксируемой косой выпускаемые с помощью выдвижных конструкций установленными в вертикальных шахтах в днищевой части судна вне зоны воздействия льда.

Недостатком данного технического решения является то, что сейсмографическое судно предназначено для работы только по 2D технологии сейсморазведки. Также недостатком является разработка дорогостоящего нового судна для столь узконаправленного сегмента 2D сейсмических исследований в ледовых условиях, без возможности 3D, а также 4D сейсмических исследований.

Известен «Комплекс для буксировки забортного сейсмоборудования» (Патент RU №2427860 С1 МПК: G01V 1/38) взятый за прототип, содержащий судно имеющее корпус с палубой, днищем и кормовой оконечностью, имеющее кормовой транец и сейсмические лебедки, с которыми соединено сейсмооборудование, выполненное в виде сейсмографных кос и линий сейсмических пневмоисточников, для выпуска каждой из которых, в кормовой оконечности судна выполнены трубные каналы.

Недостатком данного комплекса является то, что при стравливании сейсмооборудования, в виде сейсмографных кос и линий сейсмических пневмоисточников, через трубные каналы на кормовой оконечности ниже ватерлинии, не предусмотрены разводящие устройства, устанавливаемые на сейсмографных косах и линиях сейсмических пневмоисточников, без которых разведение сейсмооборудования на заданное между ними расстояние в соответствии с заложенными задачами сейсмических исследований невозможно. При установке разводящих устройств на сейсмографных косах и линиях сейсмических пневмоисточников, предложенная конструкция с трубными каналами не обеспечит их прохождений через трубные каналы. В дополнение для выпуска сейсмографных кос большей длины, более 500 метров, на сейсмографных косах дополнительно устанавливаются устройства стабилизации курсовой устойчивости для контроля расстояний между сейсмографными косами, которые в данной конструкции не предусмотрены, а установка их не обеспечит прохождение сейсмографных кос через трубные каналы. Также без размещения разводящих устройств на сейсмографных косах и линиях сейсмических пневмоисточников выпущенных за кормой судна, и учитывая, что расстояния между трубными каналами ниже ватерлинии на кормовой оконечности судна вероятно очень малы, порядка одного метра, велика вероятность запутывания, обрыва и потери всего выпущенного сейсмооборудования, особенно если учитывать, что судно для прохождения во льдах должно быть ледового класса, а судно ледового класса в зависимости от ледовых условий движется периодично в режиме «старт-стоп», что не обеспечит стабильной скорости буксировки забортного сейсмооборудования. Дополнительно для стабильной скорости буксировки забортного оборудования данного комплекса в ледовых условиях, можно предложить использование впереди идущего ледокола, создающего канал с битым льдом для последующего идущего за ним данного судна, но такое решение для сейсмических исследований является еще более экономически невыгодным и дорогостоящим. Таким образом выпуск сейсмографных кос предусмотренных данной конструкцией приведет к неприемлемой работе построения сейсмической решетки из сейсмографных кос в толще воды, и в следствие к неэффективной сейсмической разведке для получения качественных данных структуры земной коры. Вследствие этого, техническое решение комплекса и затраты на переоборудование судна под комплекс для буксировки забортного оборудования не позволят повысить эффективность проведения морской сейсморазведки при эксплуатации данного комплекса на акваториях как с ледовым покровом, так и на открытой воде.

Задача предлагаемого изобретения позволит достичь нового технического результата - повышение эффективности эксплуатации комплекса, за счет компактности комплекса сейсморазведки, проведения 2D, 3D, 4D сейсмических исследований круглогодично на акваториях, как без ледового покрова, так и покрытых льдом, также за счет автоматизации развертывания сейсмического оборудования комплекса сейсморазведки с выпуском и приемом автономных необитаемых подводных аппаратов в робототехническом режиме, для поставленных задач сейсмических исследований, что позволит значительно сократить персонал обслуживающий комплекс сейсморазведки. Комплекс сейсморазведки позволит проводить 2D, 3D, 4D сейсмические исследования с любого судна или судна ледового класса, например, судно обеспечения ледового класса, имеющего грузовое устройство и грузовую палубу в кормовой оконечности, без значительных затрат на переоборудование судна для размещения на палубе модульного сейсмооборудования. Также изобретение позволит сократить время на движение судна в ледовых условиях во время ведения сейсмических исследований, так как судно находится в режиме «стоп» во время ведения сейсмических исследований, что повысит безопасность персонала, обеспечивающего управление комплексом сейсморазведки в режиме сейсморазведки. Дополнительно изобретение позволит сократить время на построение сейсмической решетки для изучения исследуемой площади, тем самым сократить время необходимое для проведения сейсмической разведки и повысить эффективность сейсморазведочных работ.

Поставленная задача достигается тем, что комплекс сейсморазведки содержит судно и сейсмооборудование, причем комплекс сейсморазведки выполнен робототехническим, судно снабжено грузоподъемным устройством, а сейсмооборудование выполнено в виде отдельных модулей, из по меньшей мере, одного аппаратного модуля приемника, по меньшей мере, одного аппаратного модуля излучателя, и по меньшей мере, одного модуля управления сейсморазведкой. Причем аппаратный модуль приемник и аппаратный модуль излучатель снабжены блоками плавучести, распределительным устройством, по меньшей мере, одним якорным устройством, по меньшей мере, одним блоком аккумуляторных батарей, представленным в виде груза якорного устройства, по меньшей мере, одним подруливающим устройством для стабилизации в толще воды, и по меньшей мере, одним комплектом управления аппаратом, в свою очередь снабженным устройством захвата и парковки, а также устройством передачи данных и устройством зарядки аккумуляторных батарей. Причем аппаратный модуль приемник снабжен по меньшей мере, одним приемным устройством, и по меньшей мере, одним выпускным устройством, в свою очередь снабженные вертикальными и горизонтальными направляющими с приводом, для возможности перемещения и обслуживания комплектов управления аппаратами. А также аппаратный модуль приемник снабжен, по меньшей мере, одним автономным необитаемым подводным аппаратом приемником, в свою очередь снабженный, по меньшей мере, одним сейсмическим приемником. А аппаратный модуль излучатель снабжен по меньшей мере, одним приемным устройством, по меньшей мере, одним выпускным устройством и по меньшей мере, одним автономным необитаемым подводным аппаратом излучателем, в свою очередь снабженный, по меньшей мере, одним источником сейсмических колебаний. Также автономный необитаемый подводный аппарат приемник и автономный необитаемый подводный аппарат излучатель, выполнены с возможностью покладки на дно. А аппаратный модуль приемник и аппаратный модуль излучатель выполнены с возможностью размещения в толще воды, и возможностью соединения их распределительного устройства с модулем управления сейсморазведкой при помощи линии связи, в виде кабеля питания и управления.

Также устройство передачи данных и устройство зарядки аккумуляторных батарей выполнены бесконтактными.

Привод горизонтальных направляющих выполнен электрическим.

Сейсмический приемник выполнен в виде гидрофона.

Источник сейсмических колебаний выполнен невзрывным воздухонезависимым.

Сущность заявляемого комплекса сейсморазведки поясняется чертежами, где:

- на фиг. 1 изображен изометрический вид общего вида судна с размещением на корме модулей комплекса сейсморазведки;

- на фиг. 2 изображен изометрический вид общего вида модулей комплекса сейсморазведки, развернутых с судна;

- на фиг. 3 изображен изометрический вид аппаратного модуля излучателя;

- на фиг. 4 изображен изометрический вид аппаратного модуля приемника;

- на фиг. 5 изображен изометрический вид комплекта управления аппаратного модуля приемника;

- на фиг. 6 изображен вид сбоку на комплект управления аппаратного модуля приемника;

- на фиг. 7 изображен изометрический вид приемного устройства аппаратного модуля приемника, снабженного вертикальными и горизонтальными направляющими с приводом, например, электрическим, для возможности перемещения и обслуживания приемным устройством по меньшей мере, одного комплекта управления аппаратом.

- на фиг. 8 изображен изометрический вид выпускного устройства аппаратного модуля приемника, снабженного вертикальными и горизонтальными направляющими с приводом, например, электрическим, для возможности перемещения и обслуживания выпускным устройством по меньшей мере, одного комплекта управления аппаратом.

Комплекс сейсморазведки, выполненный робототехническим (фиг. 1, 2) состоит из судна 1 снабженного грузоподъемным устройством 2, сейсмооборудование выполнено в виде отдельных модулей, из по меньшей мере, одного аппаратного модуля приемника 3 (фиг. 4), по меньшей мере, одного аппаратного модуля излучателя 4 (фиг. 3), и по меньшей мере, одного модуля управления сейсморазведкой 5 (фиг. 1, 2). Причем аппаратный модуль приемник 3 и аппаратный модуль излучатель 4 снабжены блоками плавучести 6, распределительным устройством 7, по меньшей мере, одним якорным устройством 8, по меньшей мере, одним блоком аккумуляторных батарей 9 представленным в виде груза якорного устройства 8, по меньшей мере, одним подруливающим устройством 10 для стабилизации в толще воды, и по меньшей мере, одним комплектом управления аппаратом 11 (фиг. 5, 6), в свою очередь снабженным устройством захвата и парковки 12, а также устройством передачи данных 13 и устройством зарядки аккумуляторных батарей 14. Причем аппаратный модуль приемник 3 снабжен по меньшей мере, одним приемным устройством 15, и по меньшей мере, одним выпускным устройством 16, в свою очередь снабженные вертикальными 17 и горизонтальными 18 направляющими с приводом 19, для возможности перемещения и обслуживания комплектов управления аппаратами 11 (фиг. 7, 8), а также аппаратный модуль приемник 3 снабжен по меньшей мере, одним автономным необитаемым подводным аппаратом приемником 20, в свою очередь снабженный, по меньшей мере, одним сейсмическим приемником 21 (фиг. 5, 6). А аппаратный модуль излучатель 4 (фиг. 3) снабжен по меньшей мере, одним приемным устройством 22, по меньшей мере, одним выпускным устройством 23, и по меньшей мере одним автономным необитаемым подводным аппаратом излучателем 24, в свою очередь снабженный, по меньшей мере, одним источником сейсмических колебаний 25. Также автономный необитаемый подводный аппарат приемник 20 и автономный необитаемый подводный аппарат излучатель 24, выполнены с возможностью покладки на дно. А аппаратный модуль приемник 3 и аппаратный модуль излучатель 4 выполнены с возможностью размещения в толще воды, и возможностью соединения их распределительного устройства 7 (фиг. 3, 4) с модулем управления сейсморазведкой 5 при помощи линии связи 26 (фиг. 2), в виде кабеля питания и управления.

Устройство передачи данных 13 и устройство зарядки аккумуляторных батарей 14 выполнены бесконтактными.

Привод 19 горизонтальных 18 направляющих выполнен электрическим.

Сейсмический приемник 21 выполнен в виде гидрофона.

Источник сейсмических колебаний 25 выполнен невзрывным воздухонезависимым.

Работа комплекса сейсморазведки происходит следующим образом:

Определяется район сейсмических исследований с необходимой технологией применения сейсморазведки (2D, 3D, 4D сейсморазведка), также определяется количество задействованных аппаратных модулей приемников 3 и аппаратных модулей излучателей 4 в сейсморазведочных работах. Количество аппаратных модулей приемников 3 и аппаратных модулей излучателей 4 зависит от масштаба и технологии сейсмических работ на определенной площади сейсморазведки, которая определяет количество применяемых автономных необитаемых подводных аппаратов приемников 20 и автономных необитаемых подводных аппаратов излучателей 24 задействованных в миссиях сейсморазведочных работ на заданном участке морского дна. Осуществляется загрузка судна 1 аппаратными модулями приемников 3, аппаратными модулями излучателей 4 и модулем управления сейсморазведкой 5 комплекса сейсморазведки в месте базирования судна 1 с дальнейшим переходом судна 1 в заданный район сейсморазведочных работ.

Район сейсмических исследований для работы комплекса сейсморазведки может быть, как свободный ото льда, так и покрытый льдом круглогодично. В случае наличия в исследуемом районе сплошного льда, для доставки комплекса сейсморазведки необходимо использовать судно ледового класса.

Работа комплекса сейсморазведки в целом происходит со спуска поочередно аппаратных модулей приемников 3 и аппаратных модулей излучателей 4 с судна 1 грузовым устройством 2 в подводное положение в зоне сейсморазведочных работ. Спуск аппаратных модулей приемников 3 и аппаратных модулей излучателей 4 осуществляется в режиме без хода судна 1. В случае наличия сплошного льда перед спуском аппаратных модулей приемников 3 и аппаратных модулей излучателей 4, судном 1 ледового класса необходимо совершить маневр в месте спуска аппаратных модулей приемников 3 и аппаратных модулей излучателей 4 для образования свободного окна без льда.

Далее после спуска аппаратных модулей приемников 3 и аппаратных модулей излучателей 4, аппаратные модули при помощи якорного устройства 8 устанавливают на заданной глубине в толще воды. Аппаратные модули приемники 3 и аппаратные модули излучателей 4, при установке груза якорного устройства 8 на дно, приобретают положительную плавучесть за счет своих блоков плавучести 6, с последующей от стыковкой грузового устройства 2 от аппаратных модулей приемников 3 и аппаратных модулей излучателей 4.

Модуль управления сейсморазведкой 5 базируется на судне 1. С модуля управления сейсморазведкой 5, осуществляется управление аппаратными модулями приемников 3 и аппаратными модулями излучателей 4, через распределительное устройство 7. Управление аппаратными модулями приемников 3 и аппаратными модулями излучателей 4, как и их питание осуществляется через линию связи 26, в виде кабеля питания и управления с судна 1, через модуль управления сейсморазведкой 5. Через блоки аккумуляторных батарей 9 осуществляется резервное питание аппаратных модулей приемников 3 и аппаратных модулей излучателей 4, где блоки аккумуляторных батарей 9 представлены в виде груза якорных устройств 8.

После установки аппаратных модулей приемников 3 и аппаратных модулей излучателей 4 в толще воды на заданной глубине, при необходимости, осуществляется стабилизация аппаратных модулей приемников 3 и аппаратных модулей излучателей 4 при помощи подруливающих устройств 10. Также подруливающие устройства 10 стабилизируют их в режиме работы выпуска и приема автономных необитаемых подводных аппаратов приемников 20, и автономных необитаемых подводных аппаратов излучателей 24.

Далее в автоматическом режиме из аппаратных модулей приемников 3 и аппаратных модулей излучателей 4, в соответствии с заложенной миссией сейсморазведочных работ в модуле управления сейсморазведкой 5, осуществляется запуск автономных необитаемых подводных аппаратов приемников 20 с сейсмическими приемниками 21 и автономных необитаемых подводных аппаратов излучателей 24 с источниками сейсмических колебаний 25. Запуск автономных необитаемых подводных аппаратов приемников 20 и автономных необитаемых подводных аппаратов излучателей 24 осуществляется из соответствующих комплектов управления аппаратами 11, при помощи выпускных устройств 16, 23, после разблокирования устройства захвата и парковки 12.

При выполнении миссии сейсморазведочных работ автономным необитаемым подводным аппаратам приемникам 20 и автономным необитаемым подводным аппаратам излучателям 24 может быть определена задача покладки на дно.

После выполнения миссии сейсморазведочных работ автономные необитаемые подводные аппараты приемники 20 и автономные необитаемые подводные аппараты излучатели 24 возвращаются и наводятся на соответствующие приемные устройства 15, 22 аппаратных модулей приемников 3 и аппаратных модулей излучателей 4. Соответствующие приемные устройства 15, 22 направляют автономные необитаемые подводные аппараты приемники 20 и автономные необитаемые подводные аппараты излучатели 24 в комплекты управления аппаратами 11, где они фиксируются устройствами захвата и парковки 12.

Приемные устройства 15 и выпускные устройства 16 аппаратного модуля приемника 3 в свою очередь снабжены вертикальными 17 и горизонтальными 18 направляющими с приводом 19, для возможности перемещения и обслуживания более одного комплекта управления аппаратами 11.

Далее в комплектах управления аппаратами 11 устройства передачи данных 13 производят считывание в автономных необитаемых подводных аппаратах приемниках 20 сейсмических данных, проводят диагностику систем управления, а также производят закладку в них новой миссии, а в автономных необитаемых подводных аппаратах излучателях 24 производят диагностику систем управления и закладку новой миссии.

В свою очередь устройства зарядки аккумуляторных батарей 14 производят зарядку аккумуляторных батарей автономных необитаемых подводных аппаратов приемников 20 и автономных необитаемых подводных аппаратов излучателей 24.

Также устройство передачи данных 13 могут осуществлять передачу данных, а устройство зарядки аккумуляторных батарей 14 осуществлять зарядку аккумуляторных батарей, бесконтактно.

После зарядки аккумуляторных батарей автономных необитаемых подводных аппаратов приемников 20, и автономных необитаемых подводных аппаратов излучателей 24и обмена данных с модулем управления сейсморазведкой 5, в них может быть заложена новая миссия сейсморазведочных работ с последующим их запуском и приемом из/в аппаратных модулей приемников 3 и аппаратных модулей излучателей 4, не поднимая аппаратные модули приемников 3 и аппаратные модули излучателей 4 на борт судна 1.

По завершению сейсморазведочных работ в исследуемом районе осуществляется сбор комплекса сейсморазведки с загрузкой аппаратных модулей приемников 3 и аппаратных модулей излучателей 4 на судно 1, в целом, в порядке обратном спуску.

Эффективность комплекса сейсморазведки позволит достичь нового технического результата - повышение эффективности эксплуатации комплекса, за счет компактности комплекса сейсморазведки, проведения 2D, 3D, 4D сейсмических исследований круглогодично на акваториях, как без ледового покрова, так и покрытых льдом, также за счет автоматизации развертывания сейсмического оборудования комплекса сейсморазведки с выпуском и приемом автономных необитаемых подводных аппаратов в робототехническом режиме, для поставленных задач сейсмических исследований, что позволит значительно сократить персонал обслуживающий комплекс сейсморазведки. Комплекс сейсморазведки позволит проводить 2D, 3D, 4D сейсмические исследования с любого судна или судна ледового класса, например, судно обеспечения ледового класса, имеющего грузовое устройство и грузовую палубу в кормовой оконечности, без значительных затрат на переоборудование судна для размещения на палубе модульного сейсмооборудования. Также изобретение позволит сократить время на движение судна в ледовых условиях во время ведения сейсмических исследований, так как судно находится в режиме «стоп» во время ведения сейсмических исследований, что повысит безопасность персонала, обеспечивающего управление комплексом сейсморазведки в режиме сейсморазведки. Дополнительно изобретение позволит сократить время на построение сейсмической решетки для изучения исследуемой площади, тем самым сократить время необходимое для проведения сейсмической разведки и повысить эффективность сейсморазведочных работ.

Изобретение относится к области морской сейсморазведки и геофизики и может быть использовано для проведения подводных 2D, 3D, 4D сейсмических исследований круглогодично на акваториях, как без ледового покрова, так и покрытых льдом. Комплекс сейсморазведки выполнен робототехническим, а судно снабжено грузоподъемным устройством и сейсмооборудованием, выполненным в виде отдельных модулей, таких как аппаратные модули и модуль управления сейсморазведкой. Аппаратные модули включают в себя блоки плавучести, распределительные устройства, якорные устройства, блоки аккумуляторных батарей, подруливающие устройства для стабилизации в толще воды, приемные устройства и выпускные устройства для приема автономных необитаемых подводных аппаратов и комплекты управления аппаратами. Также одни аппаратные модули включают в себя автономные необитаемые подводные аппараты приемники, другие автономные необитаемые подводные аппараты излучатели. Комплекты управления аппаратами содержат устройства захвата и парковки, а также устройства передачи данных и устройства зарядки аккумуляторных батарей. Управление аппаратными модулями и сейсмическими исследованиями осуществляется через модуль управления сейсморазведкой. Для осуществления сейсмических исследований аппаратные модули спускаются в подводное положение с помощью грузового устройства с судна, далее производится установка их с помощью якорного устройства. После чего в автоматическом режиме осуществляется запуск автономных необитаемых подводных аппаратов для выполнения ими миссии сейсмических исследований. После выполнения миссии аппараты возвращаются к аппаратным модулям, где осуществляется прием их в комплекты управления аппаратами, с последующим считыванием сейсмических данных, диагностикой систем управления аппаратов и зарядкой их аккумуляторных батарей. Технический результат - повысить эффективность сейсморазведочных работ. 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Комплекс сейсморазведки, содержащий судно и сейсмооборудование, отличающийся тем, что комплекс сейсморазведки выполнен робототехническим, судно снабжено грузоподъемным устройством, а сейсмооборудование выполнено в виде отдельных модулей, из по меньшей мере одного аппаратного модуля приемника, по меньшей мере одного аппаратного модуля излучателя и по меньшей мере одного модуля управления сейсморазведкой, причем аппаратный модуль приемник и аппаратный модуль излучатель снабжены блоками плавучести, распределительным устройством, по меньшей мере одним якорным устройством, по меньшей мере одним блоком аккумуляторных батарей, представленным в виде груза якорного устройства, по меньшей мере одним подруливающим устройством для стабилизации в толще воды и по меньшей мере одним комплектом управления аппаратом, в свою очередь снабженным устройством захвата и парковки, а также устройством передачи данных и устройством зарядки аккумуляторных батарей, причем аппаратный модуль приемник снабжен по меньшей мере одним приемным устройством и по меньшей мере одним выпускным устройством, в свою очередь снабженными вертикальными и горизонтальными направляющими с приводом, для возможности перемещения и обслуживания комплектов управления аппаратами, а также аппаратный модуль приемник снабжен по меньшей мере одним автономным необитаемым подводным аппаратом приемником, в свою очередь снабженным по меньшей мере одним сейсмическим приемником, а аппаратный модуль излучатель снабжен по меньшей мере одним приемным устройством, по меньшей мере одним выпускным устройством и по меньшей мере одним автономным необитаемым подводным аппаратом излучателем, в свою очередь снабженным по меньшей мере одним источником сейсмических колебаний, также автономный необитаемый подводный аппарат приемник и автономный необитаемый подводный аппарат излучатель выполнены с возможностью покладки на дно, а аппаратный модуль приемник и аппаратный модуль излучатель выполнены с возможностью размещения в толще воды и возможностью соединения их распределительного устройства с модулем управления сейсморазведкой при помощи линии связи, в виде кабеля питания и управления.

2. Комплекс сейсморазведки по п. 1, отличающийся тем, что устройство передачи данных и устройство зарядки аккумуляторных батарей выполнены бесконтактными.

3. Комплекс сейсморазведки по п. 1, отличающийся тем, что привод горизонтальных направляющих выполнен электрическим.

4. Комплекс сейсморазведки по п. 1, отличающийся тем, что сейсмический приемник выполнен в виде гидрофона.

5. Комплекс сейсморазведки по п. 1, отличающийся тем, что источник сейсмических колебаний выполнен невзрывным воздухонезависимым.