"Опытно-Конструкторское Бюро Океанологической Техники РАН" предлагает автономную донную сейсмостанцию АДСС
Технические характеристики
Области применения
Морские сейсмологические исследования находят в настоящее время все более широкое применение в связи с активным промышленным освоением прибрежных районов акваторий. Морская сейсморазведка является основным средством поиска нефти и газа на шельфе и континентальном склоне океанов и морей. Строительство и эксплуатация газо- и нефтедобывающих комплексов и средств их транспортировки требуют проведения тщательного сейсмологического мониторинга с целью исследования естественной сейсмической активности региона.
Вследствие особенностей тектонического строения Земли большинство сейсмических событий (до 80%) происходит под дном морей и океанов. Многие крупные морские месторождения нефти и газа находятся в районах повышенной сейсмической активности (Каспийское море, шельф острова Сахалин, район Персидского залива и др.). Однако даже в районах с относительно невысокой средней сейсмической активностью необходимо проводить тщательное сейсмическое микрорайонирование для выявления активных тектонических разломов Земной коры, грязевых вулканов и других, опасных для строительства зон. Кроме того, в ходе эксплуатации месторождений, вследствие извлечения больших объемов нефти и газа, нарушается естественное тектоническое равновесие в земной коре, что может привести к активизации сейсмических процессов. Примером могут служить разрушительные землетрясения возле Нефтегорска на Сахалине и в районе Газли в Средней Азии.
Сравнительно небольшие землетрясения (порядка 2 – 3 баллов) могут вызвать из-за разжижения донных осадков сход подводных лавин и оползней, что представляет серьезную опасность для морских промышленных объектов:
Самовсплывающие донные сейсмостанции, разрабатываемые в ОКБ ОТ РАН, имеют целый ряд существенных преимуществ: малые габариты и вес, сравнительную легкость и быстроту постановки и подъема, возможность использования недорогих судов малой и средней тоннажности. Вместе с тем, в конструкции предусмотрено обеспечение хорошего сцепления с грунтом, большая автономность по питанию и по памяти. Гидроакустическая антенна, приспособления для спуска и вылова станции не вызывают завихрений от придонных течений и т. д.
Для обеспечения высокой мобильности эти донные самовсплывающие сейсмостанции выполняются в одномодульной конструкции. При этом в корпусе размещаются блок сейсмоприемников в карданном подвесе, аналоговые элементы трактов регистрации, АЦП и управляющий компьютер, накопитель информации, блок гидроакустического канала связи, источники питания, компас и другие вспомогательные элементы. Снаружи корпуса размещаются измерительный гидрофон, гидроакустическая антенна, проблесковый маяк, размыкатель балласта и приспособления для постановки и вылова станции.
Корпус сейсмостанции обеспечивает надежную защиту от высокого давления (до 600 атм.), от внешних ударов и имеет положительную плавучесть для быстрого всплытия в районе обслуживающего судна. Конструкция балласта и размыкателя обеспечивают устойчивое крепление к корпусу станции, хорошее сцепление с грунтом и легкое отделение при всплытии. В станциях применяются электрохимические размыкатели балласта, работа которых основана на растворении металлической проволоки под действием электролиза, размеры и вес которых минимальны.
Цифровая самовсплывающая донная сейсмостанция АДСС-1 разработанная в ОКБ ОТ РАН, предназначена для исследования строения земной коры и донных осадков с помощью искусственных источников (сейсмическая разведка), а также, для регистрации сигналов от естественных сейсмических явлений на морском дне в диапазоне частот выше 1 Гц.
АДСС-1 содержит 3 канала регистрации сейсмических сигналов и 1 канал регистрации гидроакустичекого сигнала. Блок сейсмодатчиков имеет кардановый подвес и устройства определения его ориентации по азимуту и углу наклона. Цифровой регистратор содержит 24-х разрядный аналого-цифровой преобразователь, твердотельную память, стабильные кварцевые часы с температурной компенсацией. Станция может работать в непрерывном или старт-стопном режимах регистрации. С помощью гидроакустического канала связи определяется расстояние до станции и подается команда на всплытие.
В АДСС-1 применяется экономичный кварцевый генератор с аппаратно-программной компенсацией температурной погрешности.
В качестве источника питания в АДСС-1 использованы три аккумулятора (2 шт. по 6 вольт и 1 шт. 12 вольт),
Конструктивно станция помещена в прочный сферический герметичный корпус. Корпус станции с помощью упругих строп крепится к балласту. Балласт изготовлен из железобетона и тесно прижат к корпусу. В верхней части корпуса находятся измерительный гидрофон, гидроакустическая антенна связи и механизм электрохимического размыкателя балласта. На противоположном полюсе сферы расположены световой маяк и пропиленовый фал с поплавком-ловителем. При всплытии корпус станции переворачивается, и маяк оказывается сверху, а гидроакустическая антенна – в воде.
К судовому обеспечивающему оборудованию относятся:
Персональный компьютер, блок управления и программирования АДСС-1, блок сопряжения GPS , регистратора и персонального компьютера, гидроакустическая аппаратура связи с донной станцией, а также, зарядные и контрольные устройства для аккумуляторов питания станций.
Особенностями станции являются: применение твердотельного накопителя информации на флэш - элементах памяти, использование генератора кода времени с цифровой компенсацией температурной погрешности кварцевого резонатора, быстрое считывание накопленной информации (до 2 МБ в секунду), представление результатов записи в форме удобной для обработки (формат SEG - Y ), малое потребление питания, хорошая обтекаемость придонными течениями.
Подготовка станции на борту судна состоит в замене питания, установке требуемой программы и точного времени, сборке и герметизации, присоединении к балласту. В верхней части балласта имеются специальные скобы, за которые станция крепится к подъемному механизму и выносится за борт судна при постановке. Станция опускается на дно в свободном падении грузом вниз со скоростью около 1 м/с. После достижения дна, станция включается на регистрацию через определенное время, в течение которого записываются показания компаса и наклономеров. По гидроакустическому каналу с судна определяется расстояние до станции и уточняются ее координаты (триангуляционным методом). Регистрация сейсмических сигналов и сигнала гидрофона может производиться в непрерывном или старт – стопном режимах. Подъем станции производится по внутреннему таймеру или по гидроакустическому сигналу с обеспечивающего судна. В этом случае от блока гидроакустики станции подается постоянный ток на размыкатель балласта через воду и тонкий провод, удерживающий упругие стропы. После растворения провода, стропы разжимаются и станция всплывает вследствие положительной плавучести корпуса (8 кг). Вследствие специальной балансировки во время всплытия станция переворачивается гидроакустической антенной вниз, а проблесковым маяком вверх. Поплавок – ловитель всплывает рядом со станцией и облегчает ее подъем на борт судна. Поиск станции на поверхности можно производить с помощью гидроакустического канала связи, определяя расстояние до судна и направление на станцию триангуляционным методом.
Морские испытания АДСС-1 проходили на Чёрном и Средиземном морях, а сейсморазведочные работы с использованием 20-ти сейсмостанций велись в акватории Индийского океана. Полученные сейсмозаписи показали высокую надежность и чуствительность аппаратуры. Отражённые сейсмоакустические волны, создаваемые пневмоисточниками с судна на рассточнии до 100 км, регистрировались АДСС, расположенными на дне на глубинах 3-5км.
- Частотный диапазон измерений - от 1,0 Гц до 150 Гц
- Чувствительность на частоте 1 Гц - 10-8 м/с
- Динамический диапазон измерений - 120 дБ
- Время непрерывной регистрации по 4м каналам - 60 суток
- Потребляемая мощность, Вт - 0,2
- Максимальная глубина погружения - 6000 м
- Способ регистрации - цифровой во FLASH память
- Ёмкость накопителя - 8 Гбайт
- Период дискретизации, мс. - 16; 8; 4; 2
- Синхронизация комплекса - по системе всемирного времени (от GPS)
- Относительная погрешность внутренних часов точного времени - 10-9
- Дальность гидроакустической связи в режимах измерения дальности до станции и управление размыкателем,км – до 10
- Размер сферы прочного корпуса, мм - 450
- Масса без якоря, кг - 40
Области применения
- Регистрация на дне океана сейсмических шумов.
- Регистрация местных и удаленных землетрясений с целью изучения сейсмичности и глубинной структуры коры и мантии Земли.
- Исследование взаимодействия между литосферой и гидросферой, включая процессы генерации цунами.
- Регистрация сигналов искусственных источников с целью сейсмической разведки.
- Решение прикладных задач сейсмостойкого строительства в районах промышленного освоения шельфа.
Морские сейсмологические исследования находят в настоящее время все более широкое применение в связи с активным промышленным освоением прибрежных районов акваторий. Морская сейсморазведка является основным средством поиска нефти и газа на шельфе и континентальном склоне океанов и морей. Строительство и эксплуатация газо- и нефтедобывающих комплексов и средств их транспортировки требуют проведения тщательного сейсмологического мониторинга с целью исследования естественной сейсмической активности региона.
Вследствие особенностей тектонического строения Земли большинство сейсмических событий (до 80%) происходит под дном морей и океанов. Многие крупные морские месторождения нефти и газа находятся в районах повышенной сейсмической активности (Каспийское море, шельф острова Сахалин, район Персидского залива и др.). Однако даже в районах с относительно невысокой средней сейсмической активностью необходимо проводить тщательное сейсмическое микрорайонирование для выявления активных тектонических разломов Земной коры, грязевых вулканов и других, опасных для строительства зон. Кроме того, в ходе эксплуатации месторождений, вследствие извлечения больших объемов нефти и газа, нарушается естественное тектоническое равновесие в земной коре, что может привести к активизации сейсмических процессов. Примером могут служить разрушительные землетрясения возле Нефтегорска на Сахалине и в районе Газли в Средней Азии.
Сравнительно небольшие землетрясения (порядка 2 – 3 баллов) могут вызвать из-за разжижения донных осадков сход подводных лавин и оползней, что представляет серьезную опасность для морских промышленных объектов:
- нефтегазовых платформ, донных трубопроводов и электрических кабелей.
- Высокая чувствительность и большой динамический диапазон регистрации сигналов.
- Широкий частотный диапазон регистрации, с возможностью его перестройки.
- Заданная автономность работы на дне при регистрации в непрерывном или старт – стопном режимах.
- Высокая помехоустойчивость к воздействию внешних помех (температуры, придонных течений и др.).
- Возможность изменения основных характеристик станции (частотного диапазона, числа каналов регистрации и др.).
- Устойчивое сцепление станции с дном, надежная работа в наклонном положении станции и др.
- Легкость постановки на дно и подъема станции на поверхность.
- Надежность и легкость обнаружения станции на дне и на поверхности акватории.
- Быстрота регенерации станции (считывание зарегистрированных данных и подготовка к новой постановке, смена питания).
- Малые габариты и вес.
- Устойчивость к ударам.
Самовсплывающие донные сейсмостанции, разрабатываемые в ОКБ ОТ РАН, имеют целый ряд существенных преимуществ: малые габариты и вес, сравнительную легкость и быстроту постановки и подъема, возможность использования недорогих судов малой и средней тоннажности. Вместе с тем, в конструкции предусмотрено обеспечение хорошего сцепления с грунтом, большая автономность по питанию и по памяти. Гидроакустическая антенна, приспособления для спуска и вылова станции не вызывают завихрений от придонных течений и т. д.
Для обеспечения высокой мобильности эти донные самовсплывающие сейсмостанции выполняются в одномодульной конструкции. При этом в корпусе размещаются блок сейсмоприемников в карданном подвесе, аналоговые элементы трактов регистрации, АЦП и управляющий компьютер, накопитель информации, блок гидроакустического канала связи, источники питания, компас и другие вспомогательные элементы. Снаружи корпуса размещаются измерительный гидрофон, гидроакустическая антенна, проблесковый маяк, размыкатель балласта и приспособления для постановки и вылова станции.
Корпус сейсмостанции обеспечивает надежную защиту от высокого давления (до 600 атм.), от внешних ударов и имеет положительную плавучесть для быстрого всплытия в районе обслуживающего судна. Конструкция балласта и размыкателя обеспечивают устойчивое крепление к корпусу станции, хорошее сцепление с грунтом и легкое отделение при всплытии. В станциях применяются электрохимические размыкатели балласта, работа которых основана на растворении металлической проволоки под действием электролиза, размеры и вес которых минимальны.
Цифровая самовсплывающая донная сейсмостанция АДСС-1 разработанная в ОКБ ОТ РАН, предназначена для исследования строения земной коры и донных осадков с помощью искусственных источников (сейсмическая разведка), а также, для регистрации сигналов от естественных сейсмических явлений на морском дне в диапазоне частот выше 1 Гц.
АДСС-1 содержит 3 канала регистрации сейсмических сигналов и 1 канал регистрации гидроакустичекого сигнала. Блок сейсмодатчиков имеет кардановый подвес и устройства определения его ориентации по азимуту и углу наклона. Цифровой регистратор содержит 24-х разрядный аналого-цифровой преобразователь, твердотельную память, стабильные кварцевые часы с температурной компенсацией. Станция может работать в непрерывном или старт-стопном режимах регистрации. С помощью гидроакустического канала связи определяется расстояние до станции и подается команда на всплытие.
В АДСС-1 применяется экономичный кварцевый генератор с аппаратно-программной компенсацией температурной погрешности.
В качестве источника питания в АДСС-1 использованы три аккумулятора (2 шт. по 6 вольт и 1 шт. 12 вольт),
Конструктивно станция помещена в прочный сферический герметичный корпус. Корпус станции с помощью упругих строп крепится к балласту. Балласт изготовлен из железобетона и тесно прижат к корпусу. В верхней части корпуса находятся измерительный гидрофон, гидроакустическая антенна связи и механизм электрохимического размыкателя балласта. На противоположном полюсе сферы расположены световой маяк и пропиленовый фал с поплавком-ловителем. При всплытии корпус станции переворачивается, и маяк оказывается сверху, а гидроакустическая антенна – в воде.
К судовому обеспечивающему оборудованию относятся:
Персональный компьютер, блок управления и программирования АДСС-1, блок сопряжения GPS , регистратора и персонального компьютера, гидроакустическая аппаратура связи с донной станцией, а также, зарядные и контрольные устройства для аккумуляторов питания станций.
Особенностями станции являются: применение твердотельного накопителя информации на флэш - элементах памяти, использование генератора кода времени с цифровой компенсацией температурной погрешности кварцевого резонатора, быстрое считывание накопленной информации (до 2 МБ в секунду), представление результатов записи в форме удобной для обработки (формат SEG - Y ), малое потребление питания, хорошая обтекаемость придонными течениями.
Подготовка станции на борту судна состоит в замене питания, установке требуемой программы и точного времени, сборке и герметизации, присоединении к балласту. В верхней части балласта имеются специальные скобы, за которые станция крепится к подъемному механизму и выносится за борт судна при постановке. Станция опускается на дно в свободном падении грузом вниз со скоростью около 1 м/с. После достижения дна, станция включается на регистрацию через определенное время, в течение которого записываются показания компаса и наклономеров. По гидроакустическому каналу с судна определяется расстояние до станции и уточняются ее координаты (триангуляционным методом). Регистрация сейсмических сигналов и сигнала гидрофона может производиться в непрерывном или старт – стопном режимах. Подъем станции производится по внутреннему таймеру или по гидроакустическому сигналу с обеспечивающего судна. В этом случае от блока гидроакустики станции подается постоянный ток на размыкатель балласта через воду и тонкий провод, удерживающий упругие стропы. После растворения провода, стропы разжимаются и станция всплывает вследствие положительной плавучести корпуса (8 кг). Вследствие специальной балансировки во время всплытия станция переворачивается гидроакустической антенной вниз, а проблесковым маяком вверх. Поплавок – ловитель всплывает рядом со станцией и облегчает ее подъем на борт судна. Поиск станции на поверхности можно производить с помощью гидроакустического канала связи, определяя расстояние до судна и направление на станцию триангуляционным методом.
Морские испытания АДСС-1 проходили на Чёрном и Средиземном морях, а сейсморазведочные работы с использованием 20-ти сейсмостанций велись в акватории Индийского океана. Полученные сейсмозаписи показали высокую надежность и чуствительность аппаратуры. Отражённые сейсмоакустические волны, создаваемые пневмоисточниками с судна на рассточнии до 100 км, регистрировались АДСС, расположенными на дне на глубинах 3-5км.
