НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЕ ЛЕДОКОЛЬНОЕ СУДНО ДЛЯ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ ПО 3D ТЕХНОЛОГИИ В АРКТИЧЕСКИХ МОРЯХ
SCIENTIFIC AND RESEARCH ICEBREAKING VESSEL FOR 3D SEISMIC TECHNOLOGY EXPLORATION IN ARCTIC SEAS

Изобретение относится к области разведки подводных месторождений нефти и газа в арктических морях.
Первоочередной задачей разведки любого нового нефтегазоконденсатного месторождения является поиск места месторождения и задача получения его 3D томографической карты для определения геометрии продуктивных пластов месторождения, мест для бурения эксплуатационных скважин.
Для морской 3D сейсморазведки используются специализированные суда, оборудованные специальными средствами для сейсморазведки.
Технология морской сейсморазведки основана на анализе отраженных звуковых сигналов от пластов грунта морского дна. Для излучения звука применяются пневмопушки. Прием отраженных сигналов осуществляется на систему приемных кабельных антенн-сейсмокос, которая буксируется за судном.
Для получения 3D карты изучаемого района количество буксируемых сейсмокос - минимум 6…8 штук. Длина каждой сейсмокосы - до 6 км.
Лидер в постройке и эксплуатации судов, предназначенных для буксировки системы кабельных приемных антенн-сейсмокос, - фирма «Petroleum Gea-Services» (PGS), Норвегия.
При буксировке для получения качественного приема отраженных сигналов необходимо обеспечивать правильную геометрию всей системы сейсмокос по глубине, по расстоянию между косами, по направлению движения. Для этого сейсмокосы снабжаются стабилизаторами глубины и направления («птичками»), которые устанавливаются с шагом около 100 м. Между собой косы связываются поперечными связями.
Сейсмокосы выполняются из отдельных частей, которые соединяются герметичными муфтами. Замена вышедшей из строя части сейсмокосы на новую производится на палубе судна.
Основным недостатком надводной технологии сейсморазведки является ограничение по волнению - не более 3 баллов. Отсюда - огромные финансовые потери из-за простоев по погодным условиям.
В настоящее время одной из основных задач освоения новых месторождений нефти и газа является задача разведки месторождений углеводородов на шельфе арктических морей.
Акватории арктических морей характеризуются штормовыми условиями, а в зимнее время покрыты сплошными дрейфующими льдами. Данные обстоятельства делают невозможным проведение сейсморазведочных работ по 3D технологии судами с надводной буксировкой системы сейсмокос. Требуется разработка судов новой конструкции для работы по новым технологиям сейсморазведки, не зависящим от ледовых условий.
Известна многоцелевая подводная станция МПС (патент РФ №2436705, МПК B63G 8/00, B63G 8/41, опубл. 20.12.2011 г.), предназначенная для использования и проведения 3D сейсморазведки по указанному выше способу в арктических условиях.
Недостатком многоцелевой подводной станции (МПС) является то, что она, в сущности, представляет собой атомную подводную лодку и, соответственно, сверхдорогое техническое средство повышенной опасности, требующее, к тому же, разработки всего сейсмического оборудования, рассчитанного на работу при полном рабочем давлении воды, в забортном исполнении. Кроме этого, у многоцелевой подводной станции по сравнению с надводными судами значительно ниже уровень обитаемости и отсутствует возможность ремонтов во время рейса.
Известно надводное судно «COSL720» для глубоководных трехмерных сейсмологических исследований, способное буксировать 12 сейсмоприемных антенн длиной по 8 км (Зарубежная информация // Судостроение. 2012. №2. С.71), которое можно рассматривать в качестве аналога.
Но надводное судно «COSL720» не может выполнять сейсморазведку в ледовых и штормовых условиях.
Кроме того, и многоцелевая подводная станция, и надводные суда сами являются буксировщиками сейсмоакустических излучателей, что требует значительных затрат мощности главной энергетической установки, особенно при движении во льдах.
Предлагаемое научно-исследовательское ледокольное судно объединяет преимущества надводного судна (высокий уровень обитаемости, безопасность, существующая инфраструктура по эксплуатации) и многоцелевой подводной станции в части применения донных сейсмокос для проведения 3D сейсморазведки вне зависимости от ледовых условий.
Для выпуска и укладки донных сейсмокос на судне имеется как минимум одна вертикальная шахта, выходящая в днищевую часть. В целях экономии запасов топлива судна в качестве носителя сейсмоизлучателей используется один или несколько малых самоходных автономных необитаемых подводных аппаратов (НПА), базирующихся на судне.
Спуск и подъем НПА-носителей сейсмоизлучателей осуществляется через вертикальную шахту, выходящую в днищевую часть. С целью снижения расхода электроэнергии бортовых источников энергии и, соответственно, массогабаритных характеристик НПА сейсмоизлучатели выполняются в виде системы из когерентных широкополосных низкочастотных акустических излучателей, что обеспечивает направленность диаграммы излучения строго вниз, а за счет положительной интерференции сигналов достигается снижение мощности самих излучателей.
Сейсморазведка выполняется следующим образом:
1. Судно следует в район разведки.
2. По прибытии с судна через шахту вытравливается донная коса, длина косы может составлять 10 км и более. После чего судно встает и удерживается в точке.
3. С судна через вертикальную шахту спускается самоходный автономный НПА-носитель сейсмоакустических излучателей.
4. НПА по программе движется галсами вдоль донной сейсмокосы и выполняет облучение дна.
5. Отраженные от слоев грунта сейсмоакустические волны фиксируются акустическими датчиками на донной сейсмокосе, с которых информация передается на судно, где производится их математическая обработка для получения 3D карты обследуемого участка.
6. После обследования первого участка НПА поднимается на судно, которое, двигаясь в обратную сторону вдоль уложенной на дно косы, поднимает сейсмокосу при помощи сейсмолебедки.
7. После подъема сейсмокосы судно следует на второй участок обследуемого района и цикл повторяется.
Для ускорения обследования района месторождения на судне может быть установлено несколько автономных НПА-носителей излучателей, причем часть НПА находится в работе, а в это время другая часть НПА на борту судна проходит техническое обслуживание.
При отсутствии тяжелых льдов судно само может производить облучение обследуемого района дна за счет дополнительного излучателя, установленного в днищевой части судна. В этом случае сейсмокоса отсоединяется от судна, регистрация данных производится в отдельном устройстве накопления информации, установленном на косе.
После обследования одного участка района судно поднимает сейсмокосу на борт, где производится передача данных с сейсморегистратора в систему их обработки. После чего судно переходит на следующий участок района обследования и процесс повторяется.
Для повышения эффективности сейсморазведки участка дна с судна может выпускаться несколько сейсмокос, укладываемых на грунт либо перпендикулярно друг другу, когда используются две сейсмокосы, либо их располагают на дне в виде прямоугольника, когда используются четыре сейсмокосы. В этих случаях сейсмокосы снабжаются индивидуальными накопителями-регистраторами информации и являются автономными изделиями.
Для их подъема на судно предусматриваются необитаемые телеуправляемые подводные аппараты с манипуляторными устройствами для подсоединения донных кос к тросам вытяжных сейсмолебедок.
При отсутствии тяжелых льдов судно само может производить облучение обследуемого района дна за счет дополнительного излучателя, установленного в днищевой части судна. В этом случае сейсмокоса отсоединяется от судна, регистрация данных производится в отдельном устройстве накопления информации, установленном на косе. После обследования одного участка района судно поднимает сейсмокосу на борт, где производится передача данных с сейсморегистратора в систему их обработки. После чего судно переходит на следующий участок района обследования и процесс повторяется.
Изобретение поясняется, фиг.1, на которой представлена принципиальная компоновочная схема сейсмического судна для арктических морей. Судно включает в себя корпус 1 с надстройкой, имеющий шахты 2 для выпуска сейсмокос 3 и шахты 4 для выпуска-подъема самоходных автономных НПА 5 с акустическими излучателями 6. Сейсмокосы выпускаются и поднимаются при помощи лебедок 7. Подъем-выпуск НПА осуществляется при помощи спуско-подъемных устройств 8.