ГЕОФИЗИЧЕСКАЯ ЛАБОРАТОРИЯ ДЛЯ ДОННЫХ СЕЙСМИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ Российский патент 2024 года по МПК G01V1/38 G01V1/22 

Изобретение относится к области сейсмических исследований на акваториях, а именно к средствам обеспечения исследований с помощью аппаратно-программного комплекса морской сейсморазведки и мониторинга в транзитных зонах и на шельфе на основе усовершенствованных автономных донных сейсмических станций.

Известна геофизическая лаборатория для донных сейсмических станций, содержащая корпус, выполненный в виде закрепленного на судне стандартного контейнера, в котором расположены система электропитания, информационная сеть с серверами и управляющим компьютером, система кондиционирования, рабочее место оператора, при этом внутреннее пространство корпуса разделено на функциональные кластеры, по крайней мере, для размещения и закрепления в них отдельных блоков разборных донных станций, каждая ячейка снабжена блоком питания, зарядно-синхронизирующим устройством и платой модуля управления, каждая станция снабжена термостатированным кварцевым генератором, выполняющим функции внутренних часов станции (патент RU №2778717 C1, опуб., 23.08.2022).

Недостатками известной лаборатории являются недостаточная степень удобств при обслуживании станций из-за разных стандартов ячеек, в которые укладываются различные части станций, а также из-за сложности коммутации разъемов станций с заглубленными разъемами ячеек при укладывании станций в ячейку.

Технической проблемой является обеспечение удобства обслуживания станций для уменьшения периода между циклами сейсморазведки.

Техническим результатом является уменьшение времени на обслуживание станций за счет повышения удобств их эксплуатации, что значительно повышает производительность сейсморазведки.

Проблема решается и технический результат достигается тем, что геофизическая лаборатория для донных сейсмических станций содержит корпус, выполненный в виде закрепленного на судне стандартного контейнера, в котором расположены система электропитания, информационная сеть с серверами и управляющим компьютером, система кондиционирования, рабочее место оператора, при этом внутреннее пространство корпуса разделено на функциональные кластеры, по крайней мере, для размещения и закрепления в них донных станций, каждая ячейка снабжена блоком питания, зарядно-синхронизирующим устройством и платой модуля управления, каждая станция снабжена термостатированным кварцевым генератором, выполняющим функции внутренних часов станции, при этом, согласно изобретению, кластеры выполнены в виде отдельных ячеек одинакового функционального назначения, объединенных в стеллажи, закрепленные вдоль противоположных стенок контейнера, каждая ячейка снабжена разъемом-ловителем, который установлен в глубине ячейки у стенки контейнера и имеет центральный выступ с контактной группой и расположенным вокруг него выступом направляющей втулки, разъем выполнен с возможностью центровки коммутационного узла отдельной станции и его коммутации с системой питания и системой передачи данных при установке станции в ячейку, лаборатория снабжена системой синхронизации, выполненной с возможностью синхронизации времени лаборатории с точным временем GPS/Глонасс, а также настройки кварцевых генераторов станций, синхронизации и сверки их внутренних часов с точным временем в начале и в конце сбора сейсмических данных.

Изобретение поясняется при помощи чертежей.

На фиг. 1 показан общий вид контейнера лаборатории;

На фиг. 2 показана стойка стеллажа с ячейками для размещения донных станций;

На фиг. 3 показан перспективный вид на разъем-ловитель;

На фиг. 4 – то же, вид снизу;

На фиг. 5 показан вид на стеллаж с устанавливаемой в ячейку станцией.

Лаборатория содержит корпус, выполненный в виде закрепленного на судне стандартного контейнера 1, в котором расположены система электропитания с электрошкафом 2 и трансформатором 3, информационная сеть с серверами, серверным шкафом 4 и управляющим компьютером, система кондиционирования с кондиционером 5, рабочее место оператора. Внутреннее пространство контейнера 1 разделено на функциональные кластеры, по крайней мере, для размещения и закрепления в них отдельных блоков разборных донных станций 6. Кластеры выполнены в виде стеллажей 7 с двумя вертикальными рядами ячеек 8 с одинаковым функциональным назначением. Каждая ячейка 8 снабжена блоком питания, зарядно-синхронизирующим устройством (ЗСУ) и платой модуля управления. Стеллажи 7 закреплены вдоль противоположных стенок 9 и 10 контейнера 1. Каждая станция 6 снабжена термостатированным кварцевым генератором, выполняющим функции внутренних часов станции 6. Каждая ячейка 8 снабжена разъемом-ловителем 11, который установлен в глубине ячейки 8 у стенки 9 и 10 контейнера 1 и имеет центральный выступ 12 с контактной группой 13 и расположенным вокруг него выступом направляющей втулки 14. Разъем 11 выполнен с возможностью центровки коммутационного узла (на чертежах не показан) отдельной станции 6 и его коммутацию с системой питания и системой передачи данных при установке станции 6 в ячейку 8. Центровка осуществляется с помощью направляющей втулки 14 и механизма 15 самоцентрирования разъема, обеспечивающего «плавающее» крепление разъема 11 к станции 6 с заданной в небольших пределах свободой его перемещения во всех направлениях. Разъем 11 закреплен на раме 16, которая крепится к элементам стеллажа 7 в каждой ячейке 8 с помощью соединения 17, позволяющего либо подстроить положение рамы 16 относительно ячейки 8, либо обеспечить некоторую свободу установки рамы 16 для лучшего центрирования разъемов. Лаборатория снабжена системой синхронизации, выполненной с возможностью синхронизации времени лаборатории с точным временем GPS/Глонасс, а также настройки кварцевых генераторов станций, синхронизации и сверки их внутренних часов с точным временем в начале и в конце сбора сейсмических данных. На стеллаже 7, сверху размещен коммутатор 18.

Описываемая лаборатория входит в сейсмический комплекс, который предназначен для проведения сейсморазведочных работ и мониторинговой съемки (в процессе добычи) морских шельфовых месторождений углеводородов глубокого залегания.

Современные комплексы сейсморазведки могут насчитывать в своем составе до нескольких тысяч автономных донных станций.

Размещение оборудования обеспечивает гибкость и мобильность сейсморазведочных комплексов, возможность комбинировать и оптимизировать их состав в зависимости от доступного парка судов и геологического задания на работы.

Стеллажи 7 для размещения в их ячейках 8 донных станций 6 обеспечивают безопасное нахождение станций 6 и оборудования в штормовых условиях, хранение и обслуживание парка станций 6 между полевыми сезонами на базах хранения сейсморазведочных компаний.

В лаборатории обеспечено осуществление следующих операций с донными станциями:

- зарядка аккумуляторных батарей;

- тестирование работоспособности и проверка параметров регистрирующих каналов;

- настройка параметров записи;

- запуск и остановка регистрации сейсмических данных с привязкой этих моментов к точному времени (GPS, Глонасс);

- считывание сейсмических данных после подъема станций на борт судна со дна исследуемой акватории.

Ячейки оснащены разъемами, ЗСУ и блоками питания 220В – 24В);

Каждая ячейка для станций оборудована блоком питания (и преобразования AC-DC 220В-24В) и соединенным с ним зарядно-синхронизирующим устройством (выполненным в виде печатной платы), преобразующим питание 24В в 8,4В для зарядки блоков аккумуляторов станции. Кроме зарядки аккумуляторных батарей ЗСУ обеспечивает передачу синхроимпульса донным станциям.

Линии питания и синхронизации через ЗСУ ячейки соединены соответственно с блоками питания ячейки и через кросс-плату и синхронизатор стойки с антенной GPS/Глонасс. Линия передачи данных соединена через коммутатор стойки с сервером стойки, который в свою очередь соединен с управляющим компьютером.

Антенна GPS/Глонасс выводится при помощи кабеля за пределы контейнера для обеспечения связи со спутниками навигационных систем.

Обмен данными со станцией, считывание записанного сейсмического материала, зарядка ее аккумуляторных батарей, передача синхронизирующих импульсов осуществляются через разъем ячейки контейнера-лаборатории, подключаемый к разъему станции. В этом разъеме сведены линии питания, синхроимпульса, передачи данных/управления (кабель «витая пара»).

Антенна GPS/Глонасс выводится при помощи кабеля за пределы контейнера для обеспечения связи со спутниками навигационных систем.

В контейнере комплекса расположены также серверный шкаф, шкаф с электрическим оборудованием, трансформатор.

Серверный шкаф содержит:

- серверы;

- блок синхронизации (с платами синхронизаторов и кросс-платами по числу стоек в контейнере), к которому подключается GPS антенна;

- источник бесперебойного питания (с дополнительной батареей).

Структурно оборудование для работы со станциями в контейнере-лаборатории разделено на так называемые кластеры. Кластер включает в себя:

- стеллаж с ячейками для 24 станций (ячейки оснащены разъемами, ЗСУ и блоками питания 220В – 24В);

- коммутатор кластера (размещен сверху стеллажа с ячейками для станций);

- сервер кластера (размещен в серверном шкафу);

- кросс-плату и синхронизатор кластера (размещены в блоке синхронизации в серверном шкафу).

В шкафу с электрическим оборудованием (электрощите) реализована коммутация электрического питания, защита электросети контейнера от скачков напряжения внешнего питания и перегрузок внутренней электрической сети.

Шкаф с электрическим оборудованием содержит:

- автоматические выключатели,

- устройства защитного отключения,

- измеритель мощности,

- реле контроля напряжения,

- магнитный пускатель,

- искровой разрядник,

- устройство управления питанием.

От шкафа с электрическим оборудованием питание распределяется на оборудование, находящееся в серверном шкафу, а также розетки, освещение и кластеры лаборатории.

Трансформатор предназначен для преобразования судового питания 440/415В в 380В.

Кондиционер включен в состав контейнера-лаборатории для охлаждения серверов и электрического оборудования, создания благоприятного микроклимата в контейнере и сбрасывает теплый воздух из контейнера через отверстие в пластиковой стене.

По сторонам за стойками расположены вентиляционные каналы, через которые холодный и осушенный воздух распределяется между блоками оборудования.

Порядок работы с донными станциями в контейнере-лаборатории

При подготовке к выполнению сейсмических работ контейнер 1 устанавливается на судне, крепится при помощи контейнерных замков или сварки на палубе.

К контейнеру подводится питание от судовой электрической сети. В зависимости от параметров сети питание осуществляется через понижающий трансформатор 3 или подается в электрический шкаф 4 в контейнере 1.

Станции 6 размещаются в ячейках 8 кластеров, подключаются к кластерам при помощи разъемов 11.

Оператор комплекса производит включение питания для оборудования лаборатории: ИБП, кондиционеров, коммутаторов, серверного оборудования, управляющего компьютера.

При подключении питания происходит автоматическая зарядка аккумуляторных батарей станций, процесс заряда управляется платами контроллера питания донной сейсмической станции 6.

Станции 6 становятся доступны для управления в программном обеспечении оператора комплекса, оператору поступают сообщения о состоянии станций, результаты проведения проверок их работоспособности и ошибок в работе.

Производится настройка кварцевых генераторов донных станций, выполнение аппаратно-программных тестов, формирование отчетов по результатам тестирования.

В зависимости от геологического задания на выполнение проекта программируется режим сбора данных: период дискретизации сигнала, коэффициенты усиления по каждому каналу сбора сейсмической информации, частота сбора данных компасом-инклинометром, служебными датчиками и датчиками параметров среды.

Производится запуск сейсмической записи, при котором производится синхронизация времени станций с точным временем системы GPS или Глонасс. После этого станции 6 отсоединяются от разъемов 11 ячеек 8, разъемы станций 6 закрываются гермозаглушками – станции 6 готовы для постановки на дно исследуемой акватории.

После сбора сейсмического материала в течение проектного срока работы станции 6 поднимаются на борт судна. Станции 6 устанавливаются в ячейки 8, производится остановка сейсмической записи, при которой выполняется сверка их времени с точным временем системы GPS или Глонасс.

Со станций считываются и конвертируются сейсмические данные, которые затем передаются для оценки качества и дальнейшей обработки материала.

Таким образом, размещение станций 6 в одинаковых ячейках 8, расположенных по обеим стенкам (9 и 10) контейнера 1 позволяет без затрат времени на определение нужной ячейки устанавливать станцию 6 в любую свободную ячейку 8. При этом конструкция разъема-ловителя 11, обеспечивает быструю и удобную для оператора вставку донной станции 6 в ячейку 8 стеллажа 7 за счет центровки выступа 12 контактной группы 13 относительно разъема устанавливаемой станции 6. Так как глубина ячейки 8 относительно большая, а ее высота ненамного выше высоты станции 6, то оператор не может вмешаться в процесс соединения разъемов. Центровка разъемов позволяет автоматически их соединять при одновременном перемещении станции 6 вглубь ячейки 8.

Изобретение относится к области сейсмических исследований на акваториях, а именно к средствам обеспечения исследований с помощью аппаратно-программного комплекса морской сейсморазведки и мониторинга в транзитных зонах и на шельфе на основе усовершенствованных автономных донных сейсмических станций. Сущность изобретения заключается в том, что геофизическая лаборатория для донных сейсмических станций содержит корпус, выполненный в виде закрепленного на судне стандартного контейнера, в котором внутреннее пространство корпуса разделено на функциональные кластеры, выполненные в виде отдельных ячеек одинакового функционального назначения, объединенных в стеллажи, закрепленные вдоль противоположных стенок контейнера. Каждая ячейка снабжена разъемом-ловителем, который установлен в глубине ячейки у стенки контейнера и имеет центральный выступ с контактной группой и расположенным вокруг него выступом направляющей втулки. Разъем выполнен с возможностью центровки коммутационного узла отдельной станции и его коммутации с системой питания и системой передачи данных при установке станции в ячейку. Лаборатория снабжена системой синхронизации, выполненной с возможностью синхронизации времени лаборатории с точным временем GPS/Глонасс, а также настройки кварцевых генераторов станций, синхронизации и сверки их внутренних часов с точным временем в начале и в конце сбора сейсмических данных. Техническим результатом является уменьшение времени на обслуживание станций за счет повышения удобств их эксплуатации, что значительно повышает производительность сейсморазведки. 5 ил.

Геофизическая лаборатория для донных сейсмических станций, содержащая корпус, выполненный в виде закрепленного на судне контейнера, в котором расположены система электропитания, информационная сеть с серверами и управляющим компьютером, система кондиционирования, рабочее место оператора, при этом внутреннее пространство корпуса разделено на функциональные кластеры, по крайней мере, для размещения и закрепления в них отдельных блоков разборных донных станций, каждая ячейка снабжена блоком питания, зарядно-синхронизирующим устройством и платой модуля управления, каждая станция снабжена термостатированным кварцевым генератором, выполняющим функции внутренних часов станции, отличающаяся тем, что кластеры выполнены в виде отдельных ячеек, объединенных в стеллажи, закрепленные вдоль противоположных стенок контейнера, каждая ячейка снабжена разъемом-ловителем, который установлен в глубине ячейки у стенки контейнера и имеет центральный выступ с контактной группой и расположенным вокруг него выступом направляющей втулки, разъем выполнен с возможностью центровки коммутационного узла отдельной станции и его коммутации с системой питания и системой передачи данных при установке станции в ячейку, лаборатория снабжена системой синхронизации, выполненной с возможностью синхронизации времени лаборатории с точным временем GPS/Глонасс, а также настройки кварцевых генераторов станций, синхронизации и сверки их внутренних часов с точным временем в начале и в конце сбора сейсмических данных.