САМОВСПЛЫВАЮЩАЯ ДОННАЯ СТАНЦИЯ

Полезная модель относится к области разведочной геофизики, в частности, к комплексам оборудования для осуществления геоэлектроразведки методами кажущихся сопротивлений и магнито-теллурики и предназначено для прогнозирования залежей углеводородов под морским дном и изучения глубинного строения земной коры.
В настоящее время для морских геофизических исследований широко применяются донные станции различной конструкции и назначения.
Так, известна самовсплывающая электромагнитная станция (US 5770945, 2010), имеющая два взаимноортогональных индукционных датчика магнитного поля, расположенных в корпусе станции, и систему измерения горизонтальных составляющих электрического поля, состоящую из прикрепленных к корпусу станции горизонтальных полужестких «удочек» («arms»), длиной по пять метров каждая, с электродами на концах.
Недостатком станции является возможность измерения только двух координат, а также то, что основные элементы конструкции - регистратор, источник питания, акустическая система размыкателя располагаются внутри корпуса станции вблизи первичных датчиков поля - индукционных преобразователей и оказывают на них влияние, повышая уровень шумев, а также влияют на показания магнитного компаса в датчике определения углов, что приводит к существенным ошибкам при определении ориентации станции. Кроме того, такая конструкция станции требует свободное место на палубе площадью не менее 100 кв. метров и специального оборудования для проведения спуско-подъемных работ.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой конструкции является самовсплывающая станция для электромагнитных измерений (US 6842006, 2002). Станция имеет корпус, блок стеклянных плавучестей, регистратор сигналов, датчики, размыкатель, антенну, блок питания и якорь. «Удочки» длиной пять метров и диаметром около пяти сантиметров с электродами, образующие два взаимоперпендикулярных диполя, могут свободно перемещаться в вертикальной плоскости, что упрощает проведение спуско-подъемных операций. Индукционные датчики (от одного до четырех) располагаются в пределах длины длины «удочек», как правило, ближе к их концу, для снижения влияния магнитных масс станции на результаты измерения магнитного поля. Вывод станции за борт осуществляется с «удочками», направленными вертикально вниз, что хотя и упрощает спуск станции, требует специального крана с большой высотой подъема и, кроме того, повышает вероятность повреждения электродов и индукционных датчиков в случае, когда поток воды при спуске не успевает перевести «удочки» в вертикальное положение или загибает одну или несколько «удочек» под груз.
Недостатком станции также является возможность измерения только двух координат, а также не полностью устраненное негативное воздействие, связанная с помехами, вызываемыми работающими приборами. Еще одним недостатком этой и других существующих станций является использование в существующих станциях преимущественно индукционных датчиков магнитного поля, которые обладают на низких частотах высоким уровнем шумов.
Задачей, решаемой авторами, является создание конструкции станции, позволяющей снизить воздействие помех и осуществлять более надежные измерения. Технический результат достигался созданием конструкции, в которой оборудование, которое может оказывать влияние на измеряемые сигналы, помещено в отдельные герметичные корпуса, отнесенные от корпуса станции на расстояние 2-5 метров. В номенклатуру такого оборудования включаются по крайней мере два элемента из группы, в которую входят датчик, регистратор, блок питания и акустическая система. Однако возможно вынесение из корпуса станции дополнительно и иных элементов
Предлагаемая конструкция позволяет при необходимости использовать в станции феррозондовый трехкомпонентный датчик, обеспечивающий регистрацию трех кортогональных компонент магнитного поля, сильное воздействие которого на другие измерительные каналы не позволяло ранее использовать их в донных станциях. Вынесенные приборы соединяются с корпусом, как правило, с помощью консолей, выполненных из немагнитного материала, например, пластмассы или алюминиево-магниевого сплава.
На фиг.1 показана станция вид сверху; на фиг.2 показана станция вид сбоку. При этом используются следующие обозначения:
1. Корпус станции.
2. Блок плавучестей.
3. Консоли блоков 9, 10, 11, 12.
4. «Удочки» с неполяризующимися электродами.
5. Индукционные датчики.
6. Размыкатели.
7. Акустическая антенна.
8. Якорь.
9. Феррозондовый датчик в герметичном корпусе.
10. Регистратор сигналов в герметичном корпусе.
11. Блок питания в герметичном корпусе.
12. Акустическая система размыкателя с датчиком давления в герметичном корпусе.
13. Датчик углов в герметичном корпусе.
14. Замок временного крепления консолей в квазивертикальном положении. Корпус станции 1, как правило, изготавливается из несмачиваемого материала, например фторопласта, для исключения подлипания корпуса станции к грунту. Внутри корпуса 1 располагаются блок плавучести 2, выполненный из синтактика или стеклосфер, ортогональная система 5 индукционных датчиков, обеспечивающая измерение трех компонент магнитного поля в диапазоне частот 0.001-500 Гц, акустическая антенна 7 и датчик углов 13. На внешней стороне корпуса 1 размещены ортогональная система «удочек» с электродами 4, обеспечивающая измерение трех компонент электрического поля, электрохимические размыкатели 6
Элементы, которые могут оказывать влияние на измеряемые сигналы - феррозондовый датчик 9, обеспечивающий регистрацию трех ортогональных компонент магнитного поля в диапазоне 0-0,003 Гц, регистратор 10, блок питания 11 и акустическая система 12, размещены в герметичных корпусах и отнесены от корпус станции на расстояние 2-5 метров с помощью консолей 3, выполненных из немагнитного материала, например, полиэтилена, или алюминиево-магниевого сплава.
Блок питания 11 (аккумулятор или батарейка), как правило, помещается в гермокорпусе на отдельной консоли. Такой вариант предпочтительнее для долговременных постановок, поскольку позволяет целиком заменять модуль при использовании любого типа источника и не требует дополнительных затрат судового времени. Вместе с тем возможен вариант, когда источники питания размещен в модуле регистратора 10 и/или модуле размыкателя 6, а феррозондовый датчик 9 питается от одного из источников, например, от регистратора. Такая схема особенно привлекательна при работе с активным источником, где феррозондовый датчик не требуется и можно ограничиться двумя консолями. Но в этом случае предпочтительно использовать в блоке питания 11 аккумуляторы, поскольку их можно заряжать без вскрытия корпуса через разъем.
Консоли 3 могут быть закреплены в горизонтальном положении или свободно вращаться вокруг горизонтальной оси для упрощения спуско-подъемных операций.
Количество консолей 3 в зависимости от особенностей используемого оборудования составляет, как правило, от 2 до 6. Так при работах с искусственными полями в более высокочастотном диапазоне, где не требуется феррозондовый датчик, применяют 2 или 3 консоли. При этом источники питания могут располагаться непосредственно в гермокорпусах регистратора 10 и акустики 12. Датчик углов 13 может быть подсоединен к акустической системе 12 для передачи по акустическому каналу на борт судна информации об ориентации станции на дне.
Герметичные корпуса модулей 9-13 и индукционных датчиков 5, как правило, снабжены вакуумпортами (на рисунках не показано) для исключения образования влаги внутри корпусов и исключения затечек.
В зависимости от количества консолей и особенностей применяемого спуско-подъемного устройства, форма корпуса 1 станции может иметь в горизонтальном сечении форму круга или многоугольника.
Станция работает следующим образом. Консоли 3 перед спуском с помощью замка временного крепления 14, как правило, фиксируются в квазивертикальном положении с углом наклона 10-15 градусов. После опускания станции за борт, замки 14 срабатывают автоматически под весом станции после ее отделения от спуско-подъемного устройства. Консоли 3 сохраняют квазивертикальное положение в процессе спуска за счет потока воды, а при достижении станцией дна переводятся в горизонтальное положение под воздействием веса модулей 9-12 и начального угла наклона консолей. По команде с судна станция начинает проводить измерения, а затем после получения соответствующего сигнала, происходит срабатывание размыкателей 6 и отделение якоря 8. Консоли 3 при всплытии располагаются в квазивертикальном положении вниз, что обеспечивает минимум в три раза большую скорость всплытия станции по сравнению с конструкцией, в которой консоли закреплены горизонтально.
Заявляемая конструкция прошла успешные полевые испытания, показавшие возможность получения с ее помощью более точных данных о строении морского дна. По сравнению с другими станциями заявляемая конструкция более компактна и удобна в работе.