БУКСИРУЕМАЯ СИСТЕМА МНОГОКОМПОНЕНТНОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СЪЕМКИ НА МЕЛКОВОДНЫХ АКВАТОРИЯХ
TOWED SYSTEM FOR MULTI-COMPONENT ELECTROMAGNETIC SURVEY IN SHALLOW WATER AREAS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к области прикладной геофизики, в частности к электроразведке, и может быть использовано для проведения измерений переменного электромагнитного поля в приповерхностном слое воды при проведении геофизических работ на относительно мелководных (до ~100 м) акваториях.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Наиболее близким аналогом предлагаемого решения является источник информации RU 2724364 С1, опубликованный 23.06.2020, и представляющий собой способ многокомпонентной электромагнитной съемки на акватории и система для его осуществления. Система многокомпонентной электромагнитной съемки, характеризующаяся тем, что содержит источник возбуждения сигналов электрического поля Ех в виде диполя АВ и приемник отраженных сигналов электрического поля Ех в виде диполя MN, буксируемые за исследовательским судном, магнитные рамки для приема отраженных сигналов магнитного поля Hy и Hz, расположенные на приемнике отраженных сигналов электрического поля, программно-аппаратный комплекс для обработки полученных данных и моделирования разреза геологической среды, при этом магнитные рамки для приема отраженных сигналов магнитного поля Hy и Hz содержат несущие рамки, верхние части которых расположены на поверхности водоема и имеют элементы плавучести, и измерительную рамку, расположенную между нижними частями несущих рамок и имеющую утяжелители для придания отрицательной плавучести.
Недостатком указанного источника информации является наличие пустых интервалов между приемными линиями MN, что уменьшает их эффективную длину, снижая тем самым величину полезного сигнала и, следовательно, ухудшая качество регистрируемых данных. В предлагаемом решении данный недостаток устранен за счет того, что электрод N каждой приемной линии, кроме последней приемной линии, является одновременно электродом M следующей за ним приемной линии.
Еще одним недостатком указанного источника информации является малая рабочая площадь используемых магнитных рамок измерения магнитного поля. Малая рабочая площадь связана с тем, что на магнитную рамку прототипа смонтированы сразу две перпендикулярные рамки Hy и Hz небольшого размера. В предлагаемом решении большая рабочая площадь обеспечивается за счет того, что конструкции магнитных рамок являются плоскими и содержат только одну рамку (Hy или Hz). Малая рабочая площадь магнитных рамок снижает величину полезного сигнала, а также не позволяет добиться устойчивой ориентации магнитных рамок в пространстве при движении судна. В свою очередь, такое нарушение геометрии установки в момент съемки может повлечь за собой неточности в измерении магнитного поля и, следовательно, привести к ошибкам в определении геологического разреза.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Технической задачей, на решение которой направлено заявленное решение, является устранение недостатков, выявленных у прототипа. Для решения указанной технической задачи была разработана буксируемая система многокомпонентной электромагнитной съемки на мелководных акваториях, охарактеризованная в независимом пункте формулы изобретения.
Технический результат заключается в повышении точности измерения геологического разреза на мелководных акваториях. Повышение точности измерения заключается в получении максимально устойчивых и информативных сведениях об исследуемой геологической среде за счет использования магнитных рамок с большой рабочей площадью и устранения пустых интервалов между приемными линиями MN за счет того, что электрод N каждой приемной линии, кроме последней приемной линии, является одновременно электродом M следующей за ним приемной линии.
Заявленный технический результат достигается за счет работы буксируемой системы многокомпонентной электромагнитной съемки на мелководных акваториях содержащей:
источник возбуждения сигналов электрического поля Ex в виде диполя с электродами АВ;
измерительную косу, включающую по меньшей мере две приемные линии сигналов электрического поля Ex в виде диполя с электродами MN буксируемых друг за другом на малой глубине, причем электрод N каждой приемной линии, кроме последней приемной линии, является одновременно электродом M следующей за ним приемной линии; по меньшей мере один приемник сигналов магнитного поля Hy или по меньшей мере два приемника сигналов магнитного поля Hy и Hz в виде магнитных рамок, расположенных отдельно друг от друга между электродами MN;
программно-аппаратный комплекс для обработки полученных данных и моделирования разреза геологической среды.
В частном варианте реализации, программно-аппаратный комплекс включает генератор переменного тока, подключенный к электродам АВ, и многоканальный измеритель, подключенный к измерительный косе и вычислительное устройство с программным обеспечением для обработки и интерпретации результатов.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Реализация изобретения будет описана в дальнейшем в соответствии с прилагаемым чертежом, который представлен для пояснения сути изобретения и никоим образом не ограничивает область изобретения. К заявке прилагается следующий чертеж:
Фиг. 1 иллюстрирует пример конфигурации буксируемой системы многокомпонентной съемки.
Фиг. 2 иллюстрирует конструкцию буксируемого электрода (вид сбоку).
Фиг. 3 иллюстрирует конструкцию буксируемой вертикальной магнитной рамки Hу(вид сбоку).
Фиг. 4 иллюстрирует конструкцию буксируемой горизонтальной магнитной рамки Hz(вид сверху).
ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В приведенном ниже подробном описании реализации изобретения приведены многочисленные детали реализации, призванные обеспечить отчетливое понимание настоящего изобретения. Однако, квалифицированному в предметной области специалисту, будет очевидно каким образом можно использовать настоящее изобретение, как с данными деталями реализации, так и без них. В других случаях хорошо известные методы, процедуры и компоненты не были описаны подробно, чтобы не затруднять излишне понимание особенностей настоящего изобретения.
Кроме того, из приведенного изложения будет ясно, что изобретение не ограничивается приведенной реализацией. Многочисленные возможные модификации, изменения, вариации и замены, сохраняющие суть и форму настоящего изобретения, будут очевидными для квалифицированных в предметной области специалистов.
На фиг.1 проиллюстрирован пример конфигурации буксируемой системы многокомпонентной съемки. За ось Х принимается ось, совпадающая с направлением движения судна, буксирующего источник и приемники электромагнитных сигналов, за ось Y - перпендикулярная им горизонтальная ось, за ось Z - вертикальная ось. Судно, на малой глубине (~1 м), буксирует, посредством кабеля троса, источник возбуждения сигналов электрического поля Ex в виде диполя с электродами АВ и измерительную косу, буксируемую за судном и состоящую из по меньшей мере двух приемных линий сигналов электрического поля Ex в виде диполя с электродами MN (M - начало приемной линии, N - конец приемной линии), буксируемых друг за другом без интервалов между приемными диполями (т.е. N1=M2, N2=M3, и т.д.) и из по меньшей мере одного приемника сигналов магнитного поля Hy или из по меньшей мере двух приемников сигналов магнитного поля Hy и Hz .
Электрод N каждой приемной линии (кроме самой последней) является одновременно электродом M следующей за ним приемной линии (на фиг.1 отражено M2/N1, M3/N2, M4/N3 и т.д.), что обеспечивает максимальную длину электрических линий, а значит и максимальную величину регистрируемого в них полезного сигнала.
Конструкция буксируемого электрода (А, В, M или N) представлена на Фиг.2 и включает: кабель троса (1), поплавок (2), обеспечивающий устойчивое положение конструкции относительно поверхности воды, несущую рамку (3), электрод (А или В или M или N), накладные грузы (5).
Приемники сигналов магнитного поля Hy и Hz, выполнены в виде магнитных рамок, и расположены отдельно друг от друга, т.е. отдельно магнитная рамка Hy и отдельно магнитная рамка Hz. Магнитные рамки помещаются между электродами MN, как отражено на фиг.1 (Hy). Так в измерительной косе может включаться или магнитная рамка Hy или комбинация магнитных рамок Hy и Hz. Измерения, полученные с комбинации магнитных рамок Hy и Hz, могут дать больше информации о геологическом разрезе.
Конструкция буксируемых магнитных рамок представлена на фиг.3 (Hy, вид сбоку) и фиг.4 (Hz, вид сверху) и включает: кабель троса (1), поплавок (2), обеспечивающий устойчивое положение конструкции относительно поверхности воды, несущую рамку (3), измерительную рамку (4), накладные грузы (5).
Несущая рамка (4) включает в себя измерительную рамку (3) Hy или Hz, выделенную на рисунке жирной линией (сверху жирной линии не видно за поплавком 2). Несущая рамка выполнена из немагнитного материала, чтобы не оказывать искажающего влияния на измерения.
Измерительная рамка (4) - вид датчика магнитного поля, представляющий собой жесткий каркас, внутри которого расположено несколько витков медного провода. Измерение магнитного поля с помощью такой рамки происходит путем измерения напряжения на концах проложенного в ней многовиткового провода и умножении результата на известный коэффициент.
Большая рабочая площадь рамок призвана увеличить величину регистрируемого сигнала и уменьшить рыскание магнитных датчиков в результате движения судна, а также при наличии небольшого поверхностного волнения. Стоит отметить, что в одномерных средах вертикальная компонента Hz на оси питающего диполя равна нулю и, следовательно, не несет полезной информации о разрезе, поэтому при значительных (более 20-30 м) глубинах воды достаточно измерять только поперечную компоненту Hy, как показано в примере конфигурации буксируемой измерительной системы, приведенном на фиг. 1.
Также предлагаемая система содержит программно-аппаратный комплекс для обработки полученных данных и моделирования разреза геологической среды.
Программно-аппаратный комплекс включает:
- подключенный к электродам AB генератор переменного тока;
- подключенный к измерительной косе многоканальный измеритель, выполненный с возможностью одновременного получения сигнала с нескольких электродов;
- вычислительное устройство с программным обеспечением для обработки и интерпретации данных.
Предлагаемая буксируемая система многокомпонентной электромагнитной съемки на мелководных акваториях работает следующим образом.
Посредством генератора переменного тока, подключенного к электродам АВ, возбуждают в водной среде первичное электромагнитное поле. Отклик среды с приемных линий M1N1, M2N2, M3N3, …, MnNn, а также магнитных рамок Hy или Ну и Hz (при наличии) поступает по измерительной косе на многоканальное измерительное устройство. Результатом измерения для каждого канала, многоканального измерительного устройства, является отношение спектра, измеренного данным каналом электрического или магнитного сигнала, к спектру тока в питающей линии. При этом используется классическая для методов электроразведки с искусственным источником схема робастной обработки сигналов в частотной области (накопление, усреднение, узкополосная фильтрация, и т.д. и т.п.).
Далее данные с многоканального измерительного устройства, по каналу связи, поступают на вычислительное устройство для осуществления обработки и интерпретации данных.
Вычислительное устройство, обеспечивающее обработку данных, необходимую для реализации заявленного решения, в общем случае содержит такие компоненты, как: один или более процессоров, по меньшей мере одну память, средство хранения данных, интерфейсы ввода/вывода, средство ввода, средства сетевого взаимодействия.
При исполнении машиночитаемых команд, содержащихся в оперативно памяти, конфигурируют процессор устройства для выполнения основных вычислительные операции, необходимых для функционирования устройства или функциональности одного, или более его компонентов.
Память, как правило, выполнена в виде ОЗУ, куда загружается необходимая программная логика, обеспечивающая требуемый функционал. При осуществлении работы предлагаемого решения выделяют объем памяти, необходимы для осуществления предлагаемого решения.
Средство хранения данных может выполняться в виде HDD, SSD дисков, рейд массива, сетевого хранилища, флэш-памяти и т.п. Средство позволяет выполнять долгосрочное хранение различного вида информации, например, вышеупомянутых файлов с наборами данных пользователей, базы данных, содержащих записи измеренных для каждого пользователя временных интервалов, идентификаторов пользователей и т.п.
Интерфейсы представляют собой стандартные средства для подключения и работы периферийных и прочих устройств, например, USB, RS232, RJ45, COM, HDMI, PS/2, Lightning и т.п.
Выбор интерфейсов зависит от конкретного исполнения устройства, которое может представлять собой персональный компьютер, мейнфрейм, серверный кластер, тонкий клиент, смартфон, ноутбук и т.п.
В качестве средств ввода данных в любом воплощении системы, реализующей описываемый способ, может использоваться клавиатура. Аппаратное исполнение клавиатуры может быть любым известным: это может быть, как встроенная клавиатура, используемая на ноутбуке или нетбуке, так и обособленное устройство, подключенное к настольному компьютеру, серверу или иному компьютерному устройству. Подключение при этом может быть, как проводным, при котором соединительный кабель клавиатуры подключен к порту PS/2 или USB, расположенному на системном блоке настольного компьютера, так и беспроводным, при котором клавиатура осуществляет обмен данными по каналу беспроводной связи, например, радиоканалу, с базовой станцией, которая, в свою очередь, непосредственно подключена к системному блоку, например, к одному из USB-портов. Помимо клавиатуры, в составе средств ввода данных также может использоваться: джойстик, дисплей (сенсорный дисплей), проектор, тачпад, манипулятор мышь, трекбол, световое перо, динамики, микрофон и т.п.
Средства сетевого взаимодействия выбираются из устройства, обеспечивающий сетевой прием и передачу данных, например, Ethernet карту, WLAN/Wi-Fi модуль, Bluetooth модуль, BLE модуль, NFC модуль, IrDa, RFID модуль, GSM модем и т.п. С помощью средств обеспечивается организация обмена данными по проводному или беспроводному каналу передачи данных, например, WAN, PAN, ЛВС (LAN), Интранет, Интернет, WLAN, WMAN или GSM.
Компоненты устройства сопряжены посредством общей шины передачи данных.
В настоящих материалах заявки было представлено предпочтительное раскрытие осуществление заявленного технического решения, которое не должно использоваться как ограничивающее иные, частные воплощения его реализации, которые не выходят за рамки испрашиваемого объема правовой охраны и являются очевидными для специалистов в соответствующей области техники.