СПОСОБ ПОИСКА МЕСТОРОЖДЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОДВОДНОГО ГЕОФИЗИЧЕСКОГО СУДНА
METHOD OF SEARCHING FOR MINERAL DEPOSITS USING SUBMARINE GEOPHYSICAL VESSEL

Изобретение относится к области физики и может быть использовано при поиске месторождения полезных ископаемых (МПИС): углеводородов (УВ): нефть, газ и др., богатых металлических руд (БМР) с поверхности дна Мирового океана (на глубинах до 5-6 км): железомарганцевых конкреций, глубоководных полиметаллических сульфидов, кобальтоносных железо-марганцевых корок и др., а также россыпных месторождений (РСМ): золота, платины, олова, алмазов и др. в прибрежной полосе шельфа (на глубинах до 300-400 м) и т.д. - в интересах рационального природопользования; при изучении акустических и гидрофизических характеристик среды - в интересах изучения Мирового океана и т.д.
Известен способ поиска МПИС: УВ и т.д. заключающийся в формировании и периодическом ненаправленном излучении акустических колебаний в диапазоне частот от 5 до 2000 Гц с помощью нескольких пневматических излучателей (ПИ) - пневмопушек, объединенных между собой в группу и буксируемых за научно-исследовательским судном (НИС) на глубине 5-50 м с постоянной скоростью 5-7 км/ч (3-4 узл.) вдоль линии профиля, распространении акустической волны от точки излучения радиально со скоростью, определяемой упругими свойствами среды и ее плотностью, частичном отражении и частичном преломлении акустической волны на границе раздела сред с иными упругими свойствами, приеме частично отраженных и частично преломленных акустических волн с помощью нескольких - не менее шести, многоканальных гибких протяженных - длиной не менее 3 км, приемных систем - сейсмокос (ССК) с полосой пропускания сигналов от 5 Гц - в лучшем случае, до 2 кГц и динамическим диапазоном не менее 120 дБ, буксируемых за НИС параллельно друг другу, цифровой обработке и регистрации полученной сейсмоакустической информации, установлении, зная скорости распространения акустических волн в различных породах - с различным минеральным составом и структурой и время прохождения акустической волны от ПИ, пород и глубины их залегания на площади разведки /Аки К., Ричардс П. - Количественная сейсмология. Теория и методы. - М.: Мир, т.1, 1983/.
К недостаткам данного способа относятся:
1. Низкая достоверность из-за невозможности обнаружения собственных микросейсмоизлучений (СМСИ) и индуцированных (вызванных действием внешних источников упругих колебаний - ПИ и др.) микросейсмоизлучений (ИМСИ) УВ, находящихся в диапазоне частот от 1 до 5 Гц, из-за того, что нижняя граничная частота составляет, в лучшем случае, 5 Гц.
2. Низкая достоверность полученной информации из-за использования ненаправленных излучателей с дискретными во времени параметрами сигналов.
3. Низкая достоверность полученной информации из-за использования дискретных в пространстве приемных антенн, обладающих относительно низкой направленностью и имеющих относительно узкий: от 5 Гц до 2000 Гц, диапазон рабочих частот.
4. Низкая достоверность способа из-за сложности в интерпретации полученных результатов, т.к. результатом является выявление геологической структуры (УВ-ловушки), в которой теоретически могут быть УВ.
5. Низкая надежность способа при буксировке нескольких ССК из-за их возможного перехлеста при повороте НИС.
6. Ограниченная область применения из-за невозможности использования при развитом (более 4-5 баллов) волнении моря, наличии айсбергов и т.д., т.е. реализация способа возможна только в течение 3-4 месяцев в году.
7. Ограниченная область применения из-за невозможности поиска БМР, РСМ и т.д.
Известен также способ поиска МПИС: УВ и т.д., заключающийся в приеме упругой волны в морской воде, включающий формирование в рабочей зоне приемника автономной донной станции (АДС) параметрической приемной антенны (ППА) посредством излучения дополнительного сигнала в эту зону, в которой, предпочтительно в ближней зоне приемника, модулируют по времени параметры среды, для чего в эту область, кроме упругой волны, вводят сигнал иной физической природы: акустические волны, электромагнитные (ЭМ) волны и т.д., подвергнутые частотно-временной модуляции, с частотой, превышающей частоту принимаемой упругой волны /Бахарев С.А., Короченцев В.И., Мироненко М.В. и др. - Способ приема упругой волны в морской воде (варианты). - Патент РФ №2158029, заявка №98122520 от 15.12.1998 г./.
К недостаткам данного способа относятся:
1. Низкая производительность способа из-за необходимости постановки и выборки большого количества АДС, а также последующего анализа полученной информации на борту НИС.
2. Низкая оперативность способа из-за длительности процесса обработки и получения конечной информации.
3. Низкая надежность способа из-за возможных потерь некоторых АДС.
4. Ограниченная область применения из-за невозможности использования при развитом (более 4-5 баллов) волнении моря, наличии айсбергов и т.д., т.е. реализация способа возможна только в течение 3-4 месяцев в году.
5. Ограниченная область применения из-за невозможности поиска БМР, РСМ и т.д.
1
2
1
2
1
2
0
1
2
3
0
0
0
3
3
Известен также поиск МПИС: УВ и т.д., заключающийся в формировании, усилении и излучении в водную среду высокочастотных (ВЧ) сигналов накачки на частотах ω и ω и генерации в водной среде низкочастотной (НЧ) волны разностной частоты (ВРЧ) Ω=ω-ω, лоцировании с ее помощью исследуемого объекта - МПИС: УВ-залежи и т.д., и получении отраженной НЧ ВРЧ Ω'. При этом ВЧ сигналы накачки ω и ω близки к резонансной частоте пузырьков воздуха ω, находящихся в слое воды в районе расположения излучателя ВЧ сигналов накачки ω и ω, НЧ ВРЧ Ω является широкополосной (2-3 октавы) и близкой к резонансным частотам исследуемого объекта - МПИС: УВ-залежи и т.д.; в формировании, усилении и непрерывном излучении в водную среду ВЧ сигнала накачки на частоте ω, близкой к гармоникам (2 ω, 3ω и т.д.) резонансной частоты пузырьков воздуха ω, находящихся в слое воды в районе расположения излучателя ВЧ сигнала накачки ω, высоконаправленном (единицы градусов) приеме и усилении ВЧ сигналов на комбинационных частотах ω±Ω', их последующей демодуляции и фильтрации с целью выделения из них отраженного от исследуемого объекта сигнала разностной частоты Ω' /Бахарев С.А. Способ высоконаправленного излучения и приема широкополосных гидроакустических сигналов - Патент РФ №2247409, заявка №2003122753 от 21.07.03 г./.
Основными недостатками данного способа являются:
1. Низкая производительность способа из-за возможности проведения измерений в ограниченном характеристиками направленности (ХН) излучающей и приемной антенны секторе наблюдения.
2. Невозможность использования для глубокого - более 3 км, проникновения акустической волны в земную толщу из-за ограниченной мощности лоцируемых сигналов.
3. Низкая достоверность способа из-за сложности в интерпретации полученных результатов, т.к. используется информация, содержащаяся только в отраженных волнах и т.д.
Наиболее близким аналогом является способ поиска МПИС: УВ и т.д., заключающийся в установке на дне моря: по заданной сетке или по выбранному профилю, исходя из полученных ранее данных сейсморазведки 2D (3D), одного или нескольких АДС, регистрации по средствам трехканального сейсмодатчика соответствующей АДС в течение нескольких - не менее двух, часов, как до, так и после внешнего возбуждения с помощью дополнительного излучателя сейсмических колебаний, естественного микросейсмического фона Земли - вне контура УВ-залежи и ИМСИ УВ-залежи внутри контура УВ-залежи в инфразвуковом диапазоне (ИЗД) частот (ниже 16-20 Гц), подъеме на поверхность моря АДС, первичной обработке микросейсмической информации (уровни и формы спектров индуцированных сигналов, окружающие шума и др.), расчете комбинации информативных параметров (площади под кривой взаимного спектра одноименных компонент при записи сейсмического фона после возбуждения сейсмических колебаний по сравнению с записью до возбуждения), окончательной обработке информации и интерпретации полученных результатов с установлением факта наличия УВ-залежи на площади разведки и ее типа: нефтяная, газовая и т.д. / Арутюнов С.Л., Ложкарев Г.Л., Графив Б.М. и др., 1996, Способ вибросейсморазведки при поиске нефтегазовых месторождений. - Патент РФ №2045079, заявка 1992 г./.
К недостаткам данного способа относятся:
1. Недостаточная достоверность, обусловленная влиянием суточных естественных ритмов уровня микросейсмического поля Земли при достаточно длительных измерениях в одном районе.
2. Низкая производительность (6-8 точек измерения в сутки по профилю с дискретностью 250-500 м, или до 2-х суток в одной точке измерения), обусловленная необходимостью учета суточных естественных ритмов уровня микросейсмического поля Земли.
3. Низкая производительность, связанная с затратами времени на: постановку АДС, поиск и подъем на поверхность моря в каждой точке измерения.
4. Высокая зависимость от техногенных помех (шумы ближнего и дальнего судоходства и др.), обусловленная необходимостью длительных (до 2-х суток) наблюдений в одной точке.
5. Ограниченная область применения из-за невозможности использования АДС (постановки и выборки) при развитом волнении моря и т.д.
6. Низкая надежность способа из-за возможных потерь АДС и др.
Задача, которая решается изобретением, заключается в разработке способа, свободного от указанных выше недостатков.
Технический результат предложенного способа заключается в эффективном: с большой производительностью, высокой достоверностью и др., поиске и распознавании МПИС на большой площади при минимальных финансово-временных затратах с обеспечением медицинской безопасности для экипажа ПГФС и экологической безопасности для МБО и ОПС в целом, при расширении области применения.
6
6
4
5
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе поиска МПИС с использованием ПГФС, заключающемся в формировании, непрерывном и слабонаправленном - десятки градусов, излучении интенсивных - с амплитудой акустического давления 10-5×10 Па на расстоянии 1 м, гидроакустических волн в диапазоне частот от 1 Гц до 3000 Гц, в формировании, непрерывном и направленном - единицы-десятки градусов, излучении в диапазоне частот от 3 кГц и выше менее интенсивных - с амплитудой акустического давления 5×10-10 Па на расстоянии 1 м, более высокочастотных гидроакустических волн, распространении интенсивных и менее интенсивных гидроакустических волн в направлении дна со скоростью, определяемой упругими свойствами среды и ее плотностью, частичном отражении и частичном преломлении этих гидроакустических волн на границе раздела сред с иными упругими свойствами и непрерывном приеме частично отраженных и частично преломленных этих гидроакустических волн, распространении менее интенсивных и более ВЧ гидроакустических волн в направлении слоя осадков и водного пространства над МПИС со скоростью, определяемой упругими свойствами среды и ее плотностью, нелинейном взаимодействии двух из трех более ВЧ гидроакустических волн между собой с образованием гидроакустической НЧ волны разностной частоты (ВРЧ), частичном отражении исходных более ВЧ волн и НЧ ВРЧ от неоднородностей водной среды и от границы раздела двух сред: вода-дно над МПИС, непрерывном высоконаправленном - единицы градусов, приеме частично отраженных этих гидроакустических волн, обработки и регистрации полученной информации, установлении координат и глубин залегания характерных геолого-геофизических структур на площади разведки, приеме собственных микросейсмоизлучений (СМСИ) МПИС над характерными геолого-геофизическими структурами, используя: несколько - не менее 4-х автономных донных станций (АДС), установленных заданной сеткой на дне моря или по заданному профилю на расстоянии друг от друга, обеспечивающем взаимное перекрытие зон наблюдения, первичной обработке: измерении уровней и спектров сигналов внутри контура и вне контура, вторичной обработке: вычислении энтропии сигналов в контуре и за его пределами, окончательной обработке полученной информации и интерпретации полученных результатов с установлением факта наличия МПИС на площади разведки и ее типа, установление координат и глубин геолого-геофизических структур, соответствующих МПИС, а также определение их трещиноватости проводят на первом этапе реализации способа, определение аномалий МПИС осуществляют на втором этапе реализации способа, определение места разведочно-добычных работ проводят на третьем этапе реализации способа, буксировку БПНПА дополнительно осуществляют в старт-стопном режиме, вместо интенсивных гидроакустических волн в диапазоне частот 1-3000 Гц излучают, последовательно сочетая интервалы излучений и пауз, интенсивные гидроакустические волны в диапазоне частот, близких к собственной резонансной частоте МПИС, вместо крупногабаритного, медицински и экологически опасного, а также дорогостоящего при разработке, строительстве и эксплуатации ПГФС с ядерной энергетической установкой используют ПГФС с анаэробной главной энергетической установкой (АГЭУ), для обеспечения максимально помехоустойчивого приема гидроакустических и электромагнитных сигналов ПГФС кладут на жидкий грунт, добиваясь минимального уровня его подводных гидроакустических и гидродинамических полей, для постановки-выборки АДС используют несколько - не менее двух, телеуправляемых необитаемых подводных аппаратов (ТНПА) с транспортными тележками и непосредственно ПГФС, кладя его на дно, дополнительно осуществляют излучение и прием разведочных электромагнитных сигналов, дополнительно осуществляют внешнее интенсивное электромагнитное воздействие на МПИС, дополнительно используют информацию о наведенном уровне радиации и парциальном давлении газов над МПИС, при этом в качестве информационных признаков дополнительно, до и после возбуждения интенсивными гидроакустическими и электромагнитными волнами, внутри и снаружи контура МПИС используют: форму спектра относительно узкой - единицы Гц и относительно широкой - десятки Гц полос частот, форму спектра ВЧ модуляционных частот акустического и электромагнитного происхождения, соотношения сигнал/помеха (С/П) в относительно узкой и в относительно широкой полосах частот, дискретное и непрерывное по времени изменения интегральных уровней относительно узкой и относительно широкой полос частот, а также ВЧ модуляционных частот акустического и электромагнитного происхождения, площадь под кривой взаимного спектра одноименных компонент при регистрации сигналов СМСИ и ИМСИ МПИС, а также комбинации этих признаков с установленными ранее весовыми коэффициентами.
На фиг.1-фиг.6 представлена структурная схема устройства, реализующего разработанный способ поиска МПИС с использованием ПГФС. При этом на фиг.1 иллюстрируется структурная схема с точки зрения расположения МПИС (1) и АДС (4), а также галсов, относительно МПИС (1), ПГФС (2) и ТНПА (3); на фиг.2 иллюстрируется структурная схема преимущественно с точки зрения пространственного расположения различных объектов, а также с точки зрения функционирования тракта (6) сейсморазведки и тракта (9) электроразведки; на фиг.3 иллюстрируется структурная схема преимущественно к общему принципу реализации разработанного способа и КИТ (12); на фиг.4 иллюстрируется структурная схема преимущественно к КПТ (15); на фиг.5 иллюстрируется структурная схема преимущественно к комплексному геофизическому тракту (18); на фиг.6 иллюстрируется структурная схема преимущественно к тракту (21) комплексной обработки геофизической информации.
На фиг.7-фиг.14 иллюстрируются результаты испытаний разработанного способа поиска МПИС (на примере УВ-залежи) с использованием ПГФС. При этом: на фиг.7 иллюстрируется типовой спектр ВЧ сигнала акустической накачки при прохождении ПГФС над газовой залежью; на фиг.8 иллюстрируется типовой спектр ВЧ сигнала акустической накачки при прохождении ПГФС над газоконденсатной залежью; на фиг.9 иллюстрируется типовой спектр инфразвуковых сигналов, формируемых газовой залежью; на фиг.10 иллюстрируется типовой спектр инфразвуковых сигналов, формируемых газоконденсатной залежью; на фиг.11 представлена сонограмма НЧ сигнала частотой 28,5 Гц, зарегистрированная на выходе тракта нелинейной обработки информации в КПТ при использовании гидроакустического ВЧ сигнала накачки частотой 16 кГц; на фиг.12 представлена сонограмма НЧ сигнала частотой 28,5 Гц, зарегистрированная на выходе тракта нелинейной обработки информации в КПТ при использовании электромагнитного ВЧ сигнала накачки частотой 16 кГц; на фиг.13 иллюстрируется сонограмма окружающих шумов, зарегистрированная в одном из географических районов при помощи АДС снаружи контура МПИС (нефтяная УВ-залежь); на фиг.14 иллюстрируется сонограмма окружающих шумов, зарегистрированная в этом же географическом районе при помощи АДС внутри контура МПИС (нефтяная УВ-залежь).
1
2
3
cpp
эрр
i
i
наi
нэмi
Устройство содержит: МПИС (1): УВ (1), или РСМ (1), или БМР (1); ПГФС (2) с АГЭУ, несколько - не менее двух, телеуправляемых необитаемых подводных (3) аппаратов (ТНПА), несколько - не менее двух, десятков автономных донных (4) станций (АДС). При этом на ПГФС (2) установлена бортовая аппаратура (5), включающая в себя: тракт (6) сейсморазведки (СРР) с каналом (7) излучения акустических сигналов СРР F в диапазоне частот 1-3000 Гц и каналом (8) приема акустических эхо-сигналов СРР  в диапазоне частот 1-3000 Гц; тракт (9) электроразведки (ЭРР) с каналом (10) излучения электромагнитных сигналов ЭРР ω в диапазоне частот от долей Гц до нескольких - не менее двух, сотен Гц и каналом (11) приема электромагнитных эхо-сигналов ЭРР  в диапазоне частот от долей Гц до нескольких - не менее двух, сотен Гц; комбинированный - сочетающий режимы линейного и нелинейного формирования зондирующих акустических сигналов, излучающий (12) тракт (КИТ) с каналом (13) комбинированного излучения низкочастотных (НЧ) акустических сигналов F в диапазоне частот 1-3000 Гц, с каналом (14) комбинированного излучения высокочастотных (ВЧ) акустических сигналов f в диапазоне частот 3-30 кГц; комбинированный - сочетающий режимы линейной и нелинейной обработки принимаемых НЧ акустических сигналов  - в диапазоне частот: доли Гц-3000 Гц и принимаемых ВЧ акустических сигналов  - в диапазоне частот: 3-30 кГц при использовании на порядок более ВЧ акустических сигналов накачки ω и более ВЧ электромагнитных сигналов накачки ω, находящихся (сигналов) в диапазоне частот от 30 кГц (для нижней рабочей частоты 3 кГц) до 300 кГц (для верхней рабочей частоты 30 кГц), приемный (15) тракт (КПТ) с каналом (16) комбинированного приема НЧ акустических сигналов  (при использовании более ВЧ акустических и более ВЧ электромагнитных сигналов накачки) и с каналом (17) комбинированного приема ВЧ акустических сигналов  (при использовании более ВЧ акустических и более ВЧ электромагнитных сигналов накачки); комплексный геофизический тракт (18) с каналом (19) регистрации сигналов наведенной радиоактивности над МПИС (1) и каналом (20) регистрации парциального давления различных газов над МПИС (1), тракт (21) комплексной обработки геофизической информации с каналом (22) окончательной обработки информации, с каналом (23) регистрации и документирования информации и каналом (24) индикации текущих и расчетных значений, а также трактом (25) управления с коммутационным каналом (26), каналом (27) навигации ПГФС (2) и каналом управления движением ТНПА (3). Кроме того, на ПГФС (2) размещены: не использующиеся в данный момент АДС (3), несколько - не менее двух (по числу ТНПА) блоков (29) базирования (сухого - внутри прочного корпуса ПГФС или мокрого - снаружи прочного корпуса ПГФС) ТНПА (3) типа гараж; несколько - не менее двух, блоков (30) постановки-выборки АДС непосредственно с ПГФС (2) типа лоток.
cpp
1
эрр
эрр
При этом: канал (7) излучения акустических сигналов СРР F в диапазоне частот 1-3000 Гц тракта (6) СРР содержит последовательно электрически и функционально соединенные: первый генератор (31) НЧ сигналов F в диапазоне частот 1-3000 Гц, первый усилитель мощности (32), первый гидроакустический кабель (33), первый постановочно-выборочный модуль (34) типа лебедка и БПНИА (35); канал (8) приема НЧ акустических эхо-сигналов СРР  в диапазоне частот 1-3000 Гц тракта (6) СРР содержит последовательно функционально и электрически соединенные: БПНПА (36), второй гидроакустический кабель (37), второй постановочно-выборочный модуль (38), первый предварительный усилитель (39) НЧ сигналов, первый блок диапазонных НЧ фильтров (40), первый основной НЧ усилитель (41) и первый НЧ интегратор (42); канал (10) излучения электромагнитных сигналов ЭРР ω в диапазоне частот от долей Гц до нескольких сотен Гц тракта (9) ЭРР содержит последовательно электрически и функционально соединенные: первый генератор (43) электромагнитных сигналов ω, первый усилитель мощности (44) электромагнитных сигналов, первый электрический кабель (45), третий постановочно-выборочный модуль (46) и буксируемую излучающую электроразведочную (47) линию (БИЭРЛ); канал (8) приема электромагнитных НЧ эхо-сигналов ЭРР  в диапазоне частот от долей Гц до нескольких сотен Гц тракта (9) ЭРР содержит последовательно функционально и электрически соединенные: буксируемую приемную электроразведочную (48) линию (БПЭРЛ), второй электрический кабель (49), четвертый постановочно-выборочный модуль (50), первый предварительный усилитель (51) электромагнитных сигналов, первый блок диапазонных фильтров (52) электромагнитных сигналов, основной усилитель (53) электромагнитных сигналов и первый интегратор (54) электромагнитных сигналов.
i
i
на1
на2
i
i
i
на3
на4
При этом канал (13) комбинированного излучения НЧ акустических сигналов F в диапазоне частот 1-3000 Гц КИТ (12) включает в себя: подканал (55) линейного излучения НЧ акустических сигналов F, содержащий, в свою очередь, последовательно электрически соединенные: второй генератор (56) НЧ сигналов, второй НЧ усилитель (57), менее мощный, чем (32), и стационарную пространственно непрерывную излучающую (58) антенну (СПНИА), расположенную по обводам корпуса ПГФС (2), менее развитую (по пространству), чем БПНИА (35); подканал (59) нелинейного излучения НЧ акустических сигналов  содержит, в свою очередь, последовательно электрически соединенные: первый ВЧ генератор (60), первый ВЧ усилитель мощности (61) и первый вход первого сумматора (62); второй ВЧ генератор (63), второй ВЧ усилитель мощности (64) и второй вход первого сумматора (62), а выход последнего соединен с входом первого ВЧ излучателя (65) двух сигналов акустической накачки ω и ω; канал (13) комбинированного излучения ВЧ акустических сигналов f в диапазоне частот 3-30 кГц КИТ (12) включает в себя: подканал (66) линейного излучения ВЧ акустических сигналов f, содержащий, в свою очередь, последовательно электрически соединенные: третий генератор (67) ВЧ сигналов f, третий ВЧ усилитель (68) и второй ВЧ акустический излучатель (69); подканал (70) нелинейного излучения ВЧ акустических сигналов  содержит, в свою очередь, последовательно электрически соединенные: четвертый ВЧ генератор (71), четвертый ВЧ усилитель мощности (72) и первый вход второго сумматора (73), пятый ВЧ генератор (74), пятый ВЧ усилитель мощности (75) и второй вход второго сумматора (73), а его выход соединен с входом третьего ВЧ излучателя (76) двух сигналов акустической накачки ω и ω.
наi
наi
нэмi
нэмi
нэмi
При этом канал (16) комбинированной обработки принимаемых НЧ сигналов (акустических и электромагнитных) КПТ (15) включает в себя: подканал (77) линейной обработки принимаемых НЧ акустических сигналов, содержащий последовательно электрически соединенные: стационарную пространственно непрерывную приемную (78) антенну (СПНПА), расположенную по обводам корпуса ПГФС (2), менее развитую (по пространству), чем БПНПА (36), второй предварительный усилитель (79) НЧ сигналов, второй блок диапазонных НЧ фильтров (80), второй основной НЧ усилитель (81) и второй НЧ интегратор (82); подканал (83) нелинейной обработки принимаемых НЧ сигналов (акустических и электромагнитных) с акустическим ВЧ сигналом накачки ω, содержащий: блок (84) излучения ВЧ сигнала накачки ω, который, в свою очередь, содержит последовательно электрически соединенные; шестой ВЧ генератор (85), шестой ВЧ усилитель мощности (86) и четвертый ВЧ излучатель (87); блок (88) приема ВЧ комбинационных частот - результат нелинейного взаимодействия в водной среде рассеянного акустического ВЧ сигнала накачки и отраженного (акустического или электромагнитного) НЧ полезного сигнала, содержащий последовательно электрически соединенные: первый акустический ВЧ приемник (89), первый перестраиваемый ВЧ полосовой фильтр (90), первый ВЧ усилитель (91), первый амплитудный детектор (92), первый фильтр (93) низких частот и третий НЧ интегратор (94); подканал (95) нелинейной обработки принимаемых НЧ (акустических и электромагнитных) сигналов с электромагнитным ВЧ сигналом накачки ω, содержащий: блок (96) излучения ВЧ сигнала накачки ω, который, в свою очередь, содержит последовательно электрически соединенные: второй генератор (97) электромагнитных сигналов, второй усилитель мощности (98) электромагнитных сигналов и первый излучатель (99) ВЧ электромагнитных сигналов накачки ω; блок (100) приема ВЧ комбинационных частот - результат нелинейного взаимодействия в водной среде рассеянного электромагнитного ВЧ сигнала накачки отраженного (акустического или электромагнитного) НЧ полезного сигнала, содержащий последовательно электрически соединенные: второй электромагнитный приемник (101) - менее развитый (по пространству), чем БПЭРЛ (48), второй перестраиваемый ВЧ полосовой фильтр (102), второй ВЧ усилитель (103), второй амплитудный детектор (104), второй фильтр (105) низких частот и четвертый НЧ интегратор (106).
наi
наi
нэмi
нэмi
нэмi
При этом канал (17) комбинированной обработки принимаемых ВЧ сигналов (акустических и электромагнитных) КПТ (15) включает в себя: подканал (107) линейной обработки принимаемых ВЧ акустических сигналов, содержащий последовательно электрически соединенные: второй акустический ВЧ приемник (108), первый предварительный усилитель (109) ВЧ сигналов, первый блок диапазонных ВЧ фильтров (110), первый основной ВЧ усилитель (111) и первый ВЧ интегратор (112); подканал (113) нелинейной обработки принимаемых ВЧ сигналов (акустических и электромагнитных) с акустическим еще более (на порядок) ВЧ сигналом накачки ω, содержащий: блок (114) излучения ВЧ сигнала накачки ω, который, в свою очередь, содержит последовательно электрически соединенные: восьмой ВЧ генератор (115), восьмой ВЧ усилитель мощности (116) и четвертый ВЧ излучатель (87); блок (88) приема ВЧ комбинационных частот - результат нелинейного взаимодействия в водной среде рассеянного акустического ВЧ отраженного сигнала накачки и отраженного (акустического или электромагнитного) НЧ полезного сигнала, содержащий последовательно электрически соединенные: третий акустический ВЧ приемник (119), третий перестраиваемый ВЧ полосовой фильтр (120), третий ВЧ усилитель (121), третий амплитудный детектор (122), третий фильтр (93) низких - по сравнению с сигналом накачки, частот и второй ВЧ интегратор (124); подканал (125) нелинейной обработки принимаемых ВЧ (акустических и электромагнитных) сигналов с электромагнитным еще более (на порядок) ВЧ сигналом накачки ω, содержащий: блок (126) излучения ВЧ сигнала накачки ω, который, в свою очередь, содержит последовательно электрически соединенные: третий генератор (127) электромагнитных сигналов, третий усилитель мощности (128) электромагнитных сигналов и второй излучатель (129) ВЧ электромагнитных сигналов накачки ω; блок (130) приема ВЧ комбинационных частот - результат нелинейного взаимодействия в водной среде рассеянного электромагнитного ВЧ сигнала накачки и отраженного (акустического или электромагнитного) ВЧ полезного сигнала, содержащий последовательно электрически соединенные: третий электромагнитный приемник (131) - аналогичный (101) и менее развитый (по пространству), чем БПЭРЛ (48), четвертый перестраиваемый ВЧ полосовой фильтр (132), четвертый ВЧ усилитель (133), четвертый амплитудный детектор (134), четвертый фильтр (135) - по сравнению с сигналом накачки, частот и третий ВЧ интегратор (136).
gi
ogi
i
i
При этом канал (19) регистрации сигналов наведенной радиоактивности α над МПИС (1) комплексного геофизического тракта (18) содержит последовательно электрически соединенные: датчик (137) наведенной радиоактивности α, усилитель (138) сигналов и регистрирующее устройство (139); канал (20) регистрации парциального давления различных газов ρ над МПИС (1), комплексного геофизического тракта (18) включает в себя: оптический подканал (140), который, в свою очередь, содержит последовательно электрически соединенные: газоотборник (141), газоанализатор (142), измеритель (143) парциального давления различных газов ρ и регистрирующее устройство (144); акустический канал (145), который, в свою очередь, содержит: блок (146) излучения широкополосных сигналов Ω, который также, в свою очередь, содержит последовательно электрически соединенные: генератор (147) широкополосных сигналов, усилитель мощности (148) широкополосных сигналов и излучатель (149) широкополосных сигналов Ω; блок (150) приема рассеянных  на неоднородностях, резонансно переотраженных неоднородностями  и резонансно поглощенных неоднородностями  широкополосных сигналов , содержащий последовательно электрически соединенные: приемник (151) широкополосных сигналов , усилитель (152) широкополосных сигналов, блок (153) узкополосных фильтров и многоканальный интегратор (154).
При этом: канал (22) окончательной обработки информации тракта (21) комплексной обработки геофизической информации содержит функционально соединенные: первую (155) электронно-вычислительную машину (ЭМВ) с большим объемом памяти и вторую ЭВМ (156) с большим быстродействием; канал (23) регистрации и документирования информации тракта (21) содержит последовательно функционально соединенные: регистрирующее устройство (157) и устройство (158) документирования информации; канал (24) индикации текущих и расчетных значений тракта (21) содержит функционально соединенные внутренний интерфейс (159), индикаторное устройство (160) и третью быстродействующую ЭВМ (161) с большим объемом памяти; коммутационный канал (26) тракта (25) управления содержит функционально соединенные: внешний интерфейс (162) и управляющую четвертую ЭВМ (163); канал (27) навигации ПГФС (2) тракта (25) содержит функционально соединенные: блок (164) космической навигации, блок (165) надводной навигации, блок (166) подводной навигации и коммутационный блок (167); канал управления движением ТНПА (3) тракта (25) содержит функционально соединенные: идентичные друг другу блоки (168) управления движением каждого из нескольких - не менее двух, ТНПА (3) и электронный подводный планшет (169).
В свою очередь каждый из ТНПА (3) содержит: открытую (с минимальной подводной парусностью) несущую раму (170), полую и заполненную пенообразным веществом, придающей ей собственную положительную плавучесть, стационарный блок (171) навигации и стационарный винто-рулевой блок (172), а также навесной электрогидравлический блок (173), навесной акустический блок (174), навесной геофизический блок (175), навесной блок (176) манипуляторов и навесной транспортный блок (177).
В свою очередь каждое из АДС (4) содержит: водонепроницаемый корпус (178), блок (179) фиксации в грунте, блок (180) компенсации угла наклона (типа кардановый подвес), блок (181) трехкоординатной ориентации в пространстве и электронный блок (182), который, в свою очередь, содержит: последовательно электрически соединенные: многоканальную приемную систему (183), состоящую из нескольких (не менее двух) трехкомпонентных сейсмоприемников (184), подключенных параллельно друг другу, многоканальный - по числу сейсмоприемников, предварительный усилитель (185), многоканальный - по числу сейсмоприемников, диапазонный фильтр (186), устройство (187) цифрового формирования и сканирования характеристики направленности (ХН) многоканальной приемной системы (183), основной малогабаритный усилитель (188), вычислительное (189) устройство (миниатюрный компьютер), цифровой накопитель (190) информации (съемный или внешне считываемый), а также высокоемкостной аккумулятор (191), обеспечивающий электропитанием: предварительный усилитель (185), устройство (187), основной усилитель (188), вычислительное устройство (189) и блок (181) трехкоординатной ориентации в пространстве. При этом вычислительное устройство (189) функционально соединено с блоком (181).
Способ поиска МПИС с использованием ПГФС на примере поиска углеводородной залежи реализуют следующим образом (фиг.1 - фиг.6).
1
*
**
Предполагается, что в заданном географическом районе с придонным звукорассеивающим слоем (ПДЗРС) имеется промышленная УВ-залежь (1): нефти, газа и др. - объект поиска, расположенная на продуктивном горизонте над и под породами с различными геолого-геофизическими свойствами (фиг.2), имеющая определенные геометрические размеры в пространстве - контур (фиг.1) и обладающая сигналами СМСИ Ω и ИМСИ Ω в полосе частот от долей Гц до 10 Гц. Следует отметить, что возникновение, а отсюда и возможность регистрации над УВ-залежью, собственных упругих волн - сигналов СМСИ и ИМСИ УВ-залежи, связано с раскрытием и схлопыванием воздушных полостей, а также смещением берегов трещин. При этом интенсивность сигналов СМСИ и ИМСИ УВ-залежи определяется количественной дефектностью пород геологической среды, динамикой изменения термоупругих напряжений и запасами УВ.
В общем случае флюиды располагаются в УВ-залежи согласно своим плотностям: газ, нефть и вода. При этом порода-коллектор водонасыщена - за внешним контуром нефтеносности и нефтенасыщена - во внутреннем контуре нефтеносности. В связи с этим, основными физическими свойствами пород и жидкостей, характеризующих УВ-залежь и которые можно дистанционно (в том числе и через водную среду - при нахождении регистрирующего датчика на поверхности моря или в толще воды), оценить с помощью методов и средств гидроакустики, в том числе и нелинейной, следующие: пористость (наличие пор, не заполненных твердым веществом), каверность (пустоты, которые в трех взаимно перпендикулярных плоскостях имеют размеры более 2 мм) и трещиноватость (трещинная емкость) пласта; проницаемость пород коллектора; насыщение пород коллектора газом, нефтью или водой; физические и физико-химические свойства нефти, воды и газа: плотность, растворимость в них газа, нелинейные их свойства и др.
В заданном географическом районе при геофизических измерениях ПГФС (2) движется в диапазоне глубин от 40 м (безопасная глубина для мореплавания) до 400 м (предельная рабочая глубина) со скоростью 3,5-4 узла (6,5-7,4 км/ч) при минимальном уровне подводных гидроакустических и гидродинамических шумов. Следует заметить, что на данном этапе АДС (4) и ТНПА (3) размещены внутри (при сухом способе базирования) или снаружи (при мокром способе базирования) прочного корпуса ПГФС (2).
6
6
cpp
При этом с помощью последовательно электрически соединенных: первого генератора (31), первого усилителя мощности (32), первого гидроакустического кабеля (33), размещенного на первом постановочно-выборочном модуле (34), а также БПНИА (35) канала (7) излучения акустических сигналов СРР тракта (6) СРР (7) осуществляют формирование, усиление до требуемого уровня, а также непрерывное и слабонаправленное (десятки градусов) излучение интенсивных (с амплитудой акустического давления 10-5×10 Па на расстоянии 1 м) акустических волн F в диапазоне частот от 1 Гц до 3000 Гц в направлении дна и МПИС (1), в частности. Одновременно с этим при помощи последовательно электрически соединенных: БПНПА (36), второго гидроакустического кабеля (37), размещенного на втором постановочно-выборочном модуле (38), первого предварительного усилителя (39), блока диапазонных фильтров (40), основного усилителя (41) и интегратора (42) осуществляют направленный (единицы-десятки градусов) прием, предварительное усиление, фильтрацию по поддиапазонам канала приема акустических отраженных волн (эхо-сигналов) СРР  в диапазоне частот 1-3000 Гц, усиление до необходимого уровня и их накопление. При этом буксировку БПНПА (36), для обеспечения более качественного приема отраженных волн СРР , могут осуществлять в старт-стопном режиме: ПГФС (2) движется, второй постановочно-выборочный модуль (38) осуществляет вытравливание БПНПА (36) со скоростью движения ПГФС (2), а концевая и средняя части БПНПА (36) остаются неподвижными относительно выбранного участка морского дна.
cpp
cpp
Акустические волны F заданной формы распространяются от точек излучения по генеральному направлению к морскому дну и далее до горизонта ~10 км со скоростями, определяемыми упругими свойствами среды и ее плотностью. Встречая границу, отделяющую данную среду от другой, с иными упругими свойствами, акустические волны F частично отражаются, частично рассеиваются и частично преломляются. При этом: отраженные волны  обладают более высокой эффективностью в определении структуры слоев, преломленные волны - для выявления скачков скорости звука (возникающих в случаях, когда над материалом с большей скоростью находится материал с меньшей скоростью звука), а рассеянные волны - в определении трещиноватости геосреды /Аки К., Ричардс П. - Количественная сейсмология. Теория и методы. - М.: Мир, т.1, 1983/.
i
i
cpp
i
5
6
Одновременно с этим при помощи последовательно электрически соединенных: второго генератора (56) НЧ сигналов, второго НЧ усилителя мощности (57) и СПНИА (58), расположенной по обводам корпуса ПГФС (2), подканала (55) линейного излучения НЧ акустических сигналов F осуществляют формирование, усиление до требуемого уровня и непрерывное направленное (единицы-десятки градусов) излучение менее интенсивных (с амплитудой акустического давления 5×10-10 Па на расстоянии 1 м) НЧ акустических сигналов F в диапазоне частот от 1 Гц до 3000 Гц в направлении дна и МПИС (1), в частности. Таким образом, реализуют метод пространственно разнесенного (корпус ПГФС - буксируемая за ним антенна) излучения-приема интенсивных F и менее интенсивных F волн в диапазоне частот СРР (1-3000 Гц), что очень важно при определении границ контура, ликвидации неопределенности и решении других прикладных задач.
Эти волны также распространяются в направлении дна со скоростью, определяемой упругими свойствами среды и ее плотностью, от горизонта нахождения ПГФС (2), частично поглощаясь, отражаясь и рассеиваясь: в морской воде - во всем диапазоне глубин, на границе раздела двух сред: вода-земля и в геологической среде - на глубинах до 7-8 км, возвращаются обратно, в том числе и на горизонт нахождения ПГФС (2).
на1
на2
на1
на2
на1
на2
5
6
Одновременно с этим, при помощи последовательно электрически соединенных: первого ВЧ генератора (60) и первого ВЧ усилителя мощности (61), а также второго ВЧ генератора (63) и второго ВЧ усилителя мощности (64) осуществляют одновременное формирование и усиление до требуемого уровня двух сигналов акустической накачки: ω и ω соответственно. В дальнейшем данные сигналы одновременно подают на первый и второй вход первого сумматора (62), а затем - на вход первого ВЧ излучателя (65) двух сигналов акустической накачки ω и ω подканала (59) нелинейного излучения НЧ акустических сигналов . В неоднородной (содержащей пузырьки газов и др.) водной среде происходит нелинейное взаимодействие ВЧ сигналов акустической накачки ω и ω (с амплитудой акустического давления 5×10-10 Па на расстоянии 1 м) с формированием ВЧ суммарных и НЧ разностных частот. При этом исходные ВЧ акустические волны и еще более ВЧ суммарные акустические волны относительно быстро затухают в пространстве, а НЧ волна разностной частоты (ВРЧ)  с высокой (единицы градусов) направленностью (определяемой ВЧ частотами накачки, волновыми размерами первого ВЧ излучателя и протяженностью области взаимодействия акустических волн) распространяется в направлении дна со скоростью, определяемой упругими свойствами среды и ее плотностью, от горизонта нахождения ПГФС (2), частично поглощаясь, отражаясь и рассеиваясь: в морской воде - во всем диапазоне глубин, на границе раздела двух сред: вода-земля и в геологической среде - на глубинах до 5 км, возвращается обратно, в том числе и на горизонт нахождения ПГФС.
Таким образом, реализуют метод высоконаправленного излучения в заданную область геологического пространства (при плавном сканировании) гидроакустических волн в диапазоне частот от 1 Гц до 3000 Гц.
Одновременно с этим, при помощи последовательно электрически соединенных: СПНПА (78), второго предварительного усилителя (79) НЧ сигналов, второго блока диапазонных НЧ фильтров (80), второго основного НЧ усилителя (81) и второго НЧ интегратора (82) подканала (77) линейной обработки принимаемых НЧ акустических сигналов канала (16) комбинированной обработки принимаемых НЧ сигналов КПТ (15) осуществляют, соответственно, направленный (единицы-десятки градусов) прием, предварительное усиление, фильтрацию по поддиапазонам канала приема отраженных акустических волн: ,  и  в диапазоне частот 1-3000 Гц, усиление до необходимого уровня и их накопление.
Таким образом, на данном - первом, этапе реализации разработанного способа отвечают на первый вопрос при поиске УВ - где потенциальная УВ-ловушка - коллектор. После чего приступают ко второму этапу реализации разработанного способа с тем, чтобы ответить на второй вопрос - есть ли в этой потенциальной УВ-ловушке - углеводороды: нефть, газ и др.
эрр
эрр
При этом с помощью последовательно электрически-функционально соединенных: первого генератора (43) электромагнитных сигналов ω, первого усилителя мощности (44) электромагнитных сигналов, первого электрического кабеля (45), третьего постановочно-выборочного модуля (46) и БИЭРЛ (47) канала (10) тракта ЭРР (9) осуществляют формирование, усиление и излучение в направлении дна НЧ электромагнитных сигналов ω в диапазоне частот от долей Гц до нескольких сотен Гц.
эрр
Одновременно с этим при помощи последовательно электрически-функционально соединенных: БПЭРЛ (48), второго электрического кабеля (49), четвертого постановочно-выборочного модуля (50), первого предварительного усилителя (51) электромагнитных сигналов, первого блока диапазонных фильтров (52) электромагнитных сигналов, основного усилителя (53) электромагнитных сигналов и первого интегратора (54) электромагнитных сигналов канала (11) тракта ЭРР (9), осуществляют, соответственно, прием, предварительное усиление, фильтрование по поддиапазонам (более НЧ - от долей Гц до единиц Гц и более ВЧ - от единиц до нескольких сотен Гц), основное усиление и накопление электромагнитных НЧ эхо-сигналов ЭРР ω' в диапазоне частот от долей Гц до нескольких сотен Гц. При этом, в зависимости от характера решаемой частной задачи, осуществляют: дифференцирование горных пород по электромагнитным свойствам, регистрируют электромагнитные аномалии, т.к. некоторые геологические объекты, находящиеся в соответствующих условиях, способны создавать собственные электромагнитные поля, а также воздействуют на УВ-залежь. Следует отметить, что определение аномалий МПИС (1) осуществляется по информации, содержащейся в параметрах становления электрического поля и вторичного электрического эффекта, вызванного внешним возбуждением геосреды акустическими или электромагнитными волнами.
i
i
1
2
4
5
Одновременно с этим, с помощью последовательно электрически соединенных: третьего генератора (67) ВЧ сигналов f, третьего ВЧ усилителя (68) и второго ВЧ акустического излучателя (69) подканала (66) линейного излучения ВЧ акустических сигналов канала (14) КИТ (12) формируют, усиливают, преобразуют (из электрических сигналов в акустические волны) и излучают в направлении дна ВЧ гидроакустические волны f в диапазоне частот 3-30 кГц с амплитудой акустического давления 5×10-10 Па на расстоянии 1 м от излучателя. Гидроакустические (акустические волны, распространяющиеся в гидросреде) ВЧ волны на частоте f лоцируют слой осадков над УВ-залежью, а на частоте f - слой ПДЗРС над УВ-залежью и возвращаются в виде соответствующих ВЧ эхо-сигналов  и  в слой морской воды, в котором, в конечном итоге, находится и ПГФС (2).
на3
на4
на3
на4
5
6
Одновременно с этим при помощи последовательно-параллельно электрически соединенных: четвертого ВЧ генератора (71) и четвертого ВЧ усилителя мощности (72), а также пятого ВЧ генератора (74) и пятого ВЧ усилителя мощности (75) подканала (70) КИТ (12) осуществляют формирование и усиление двух сигналов акустической накачки ω и ω, соответственно. В дальнейшем данные сигналы одновременно подают на первый и второй вход второго сумматора (73), а далее - на вход третьего ВЧ излучателя (76) и излучают в неоднородную водную среду. В данной среде происходит нелинейное взаимодействие ВЧ сигналов акустической накачки ω и ω (с амплитудой акустического давления 5×10-10 Па на расстоянии 1 м) с формированием, в конечном итоге, ВРЧ:  в диапазоне частот 3-30 кГц, которая с высокой (доли-единицы градусов) направленностью распространяется в направлении дна со скоростью, определяемой упругими свойствами среды и ее плотностью, от горизонта нахождения ПГФС (2), частично поглощаясь, отражаясь и рассеиваясь в морской воде - во всем диапазоне глубин, на границе раздела двух сред: вода-земля и возвращается обратно, в том числе и на горизонт нахождения ПГФС (2). При этом ВРЧ на частоте  - близка к резонансной частоте ПДЗРС над УВ-залежью в диапазоне частот 3-30 кГц, на частоте  - близка к резонансной частоте слоя осадков над УВ-залежью в диапазоне частот - от 3 кГц до 7-8 кГц.
наi
на5
о1
на5
*
**
Одновременно с этим при помощи электрически соединенных: шестого ВЧ генератора (85), шестого ВЧ усилителя мощности (86) и четвертого ВЧ излучателя (87) блока (84) подканала (83) канала (16) КПТ (15) осуществляют, соответственно, формирование, усиление и направленное излучение в сторону дна ВЧ волны накачки ω (например, ω и ее высшие гармоники) на частоте, близкой к резонансной частоте рассеивателей звука ω, доминирующих в удаленной от ПГФС (2) на сотни метров области взаимодействия ВЧ и НЧ акустических волн. В результате нелинейного взаимодействия ВЧ волны накачки ω и НЧ полезных акустических эхо-сигналов:  и  - при лоцировании геосреды;  и  - при лоцировании верхнего слоя осадков и ПДЗРС, электромагнитных эхо-сигналов  - при зондировании геосреды, а также СМСИ Ω* и ИМСИ Ω** в водной среде формируются соответствующие ВЧ акустические волны комбинационных частот: , , , , , ,  и . В дальнейшем при помощи последовательно электрически соединенных: первого акустического ВЧ приемника (89), первого перестраиваемого (центральная частота фильтра соответствует частоте сигнала накачки) ВЧ полосового фильтра (90), первого ВЧ усилителя (91), первого амплитудного детектора (92), первого фильтра (93) низких частот и третьего НЧ интегратора (94) блока (88) подканала (83) канала (16) КПТ (15) осуществляют высоконаправленный прием ВЧ акустических волн комбинационных частот: , , , , ,  и , а также ВЧ волн комбинационных частот  и преобразование всех волн в электрические сигналы, подавление помех вне полосы фильтра и их усиление, выделение из ВЧ сигналов комбинационных частот методом амплитудной демодуляции НЧ полезных сигналов:  и , , , , Ω и Ω, подавление ВЧ помех и накопление НЧ полезных сигналов.
нэмi
нэм1
oi
нэмi
*
**
Одновременно с этим при помощи последовательно электрически соединенных: второго генератора (97) электромагнитных сигналов, второго усилителя мощности (98) электромагнитных сигналов и первого излучателя (99) ВЧ электромагнитных сигналов накачки блока (96) подканала (95) канала (16) КПТ (15) осуществляют, соответственно, формирование, усиление и направленное излучение в сторону дна ВЧ сигнала накачки ω (например, ω и ее высшие гармоники) на частоте, близкой к резонансной частоте рассеивателей звука ω, доминирующих в области взаимодействия ВЧ электромагнитных, а также НЧ акустических и НЧ электромагнитных волн, удаленной от ПГФС (2) на сотни метров. В результате нелинейного взаимодействия ВЧ электромагнитной волны накачки ω и НЧ полезных акустических и электромагнитных эхо-сигналов, а также СМСИ и ИМСИ в водной среде, по аналогии с вышеизложенным, формируются соответствующие ВЧ электромагнитные волны комбинационных частот: , , , , , ,  и . В дальнейшем при помощи последовательно электрически соединенных: второго электромагнитного приемника (101), второго переустраиваемого ВЧ полосового фильтра (102), второго ВЧ усилителя (103), второго амплитудного детектора (104), второго фильтра (105) низких частот и четвертого НЧ интегратора (106) блока (100) осуществляют высоконаправленный прием ВЧ электромагнитных волн комбинационных частот: , , , , , ,  и  и их преобразование в электрические сигналы, подавление помех вне (снизу и сверху) полосы фильтра и их усиление, выделение из ВЧ сигналов комбинационных частот методом амплитудной демодуляции НЧ полезных сигналов: , , , , , Ω и Ω, подавление ВЧ помех и накопление НЧ полезных сигналов.
Одновременно с этим работает канал (17) комбинированной обработки принимаемых ВЧ сигналов КПТ (15), функционирование которого абсолютно аналогично рассмотренному выше функционированию канала (16) комбинированной обработки принимаемых НЧ сигналов КПТ (15). Отличие заключается только в использовании доминирующих рассеивателей звука, которые, в последнем случае, находятся (не в удаленной на сотни метров от ПГФС области среды, как в рассмотренном ранее случае) в области среды непосредственно примыкающей к ПГФС (десятки метров от ПГФС).
При этом с помощью последовательно электрически соединенных: второго акустического ВЧ приемника (108), первого предварительного усилителя (109) ВЧ сигналов, первого блока диапазонных ВЧ фильтров (110), первого основного ВЧ усилителя (111) и первого ВЧ интегратора (112) подканала (107) канала (17) КПТ (15) осуществляют, соответственно, направленный (единицы-десятки градусов) прием, предварительное усиление, фильтрацию по поддиапазонам канала приема отраженных акустических волн:  и  в диапазоне частот 3-30 кГц, усиление до необходимого уровня и их накопление.
наi
на6
о2
на6
*
**
Одновременно с этим при помощи последовательно электрически соединенных: восьмого ВЧ генератора (115), восьмого ВЧ усилителя мощности (116) и четвертого ВЧ излучателя (87) блока (114) подканала (113) осуществляют, соответственно, формирование, усиление и направленное излучение в сторону дна ВЧ волны накачки ω (например, ω и ее высшие гармоники) на частоте, близкой к резонансной частоте рассеивателей звука ω, доминирующих в области среды непосредственно прилегающей (удаленной на десятки метров) к ПГФС (2) - области взаимодействия более ВЧ и НЧ акустических волн. В результате нелинейного взаимодействия более ВЧ волны накачки ω и НЧ полезных акустических эхо-сигналов, электромагнитных эхо-сигналов, а также СМСИ и ИМСИ в водной среде формируются соответствующие ВЧ акустические волны комбинационных частот: , , , , , ,  и . В дальнейшем при помощи последовательно электрически соединенных: третьего акустического ВЧ приемника (119), третьего перестраиваемого ВЧ полосового фильтра (120), третьего ВЧ усилителя (121), третьего амплитудного детектора (122), третьего фильтра (93) низких частот и второго ВЧ интегратора (124) блока (118) подканала (113) осуществляют высоконаправленный прием ВЧ акустических волн комбинационных частот: , , , , ,  и , а также ВЧ волн комбинационных частот , и преобразование всех волн в электрические сигналы, подавление помех вне полосы фильтра и их усиление, выделение из ВЧ сигналов комбинационных частот методом амплитудной демодуляции НЧ полезных сигналов: , , , , , Ω и Ω, подавление ВЧ помех и накопление НЧ полезных сигналов.
нэмi
нэм2
о2
*
**
Одновременно с этим при помощи последовательно электрически соединенных: третьего генератора (127) электромагнитных сигналов, третьего усилителя мощности (128) электромагнитных сигналов и второго излучателя (129) ВЧ электромагнитных сигналов осуществляют, соответственно, формирование, усиление и направленное излучение в сторону дна более ВЧ сигнала накачки ω (например, ω и ее высшие гармоники) на частоте, близкой к резонансной частоте рассеивателей звука ω, доминирующих в области взаимодействия ВЧ электромагнитных, а также НЧ акустических и НЧ электромагнитных волн, непосредственно прилегающей к ПГФС (2). В результате нелинейного взаимодействия более ВЧ электромагнитной волны накачки и НЧ полезных акустических и электромагнитных эхо-сигналов, а также СМСИ и ИМСИ в водной среде, по аналогии с вышеизложенным, формируются соответствующие более ВЧ электромагнитные волны комбинационных частот: , , , , , ,  и . В дальнейшем при помощи последовательно электрически соединенных: третьего электромагнитного приемника (131), четвертого перестраиваемого ВЧ полосового фильтра (132), четвертого ВЧ усилителя (133), четвертого амплитудного детектора (134), четвертого НЧ (по отношению к ВЧ накачки) фильтра (135) и третьего ВЧ интегратора (136) осуществляют высоконаправленный прием ВЧ электромагнитных волнкомбинационных частот: , , , , , ,  и  и их преобразование в электрические сигналы, подавление помех вне полосы фильтра и их усиление, выделение из ВЧ сигналов комбинационных частот методом амплитудной демодуляции НЧ полезных сигналов: , , , , , Ω и Ω, подавление ВЧ помех и накопление НЧ полезных сигналов.
По мере необходимости. С помощью последовательно электрически соединенных: датчика (137) наведенной радиоактивности α, усилителя (138) сигналов и регистрирующего устройства (139) канала (19) тракта (18) принимают, усиливают и регистрируют сигналы наведенной радиоактивности α. При этом измерения выполняют внутри и снаружи контура МПИС (1).
ogi
i
i
С помощью последовательно электрически соединенных: газоотборника (141), газоанализатора (142), измерителя (143) парциального давления и регистрирующего устройства (144) подканала (140) канала (20) тракта (18) осуществляют отбор и анализ различных газов, а также измеряют их парциальное давление ρ с регистрацией данных параметров (тип газа, парциальное давление и др.). Одновременно с этим с помощью последовательно электрически соединенных: генератора (147) широкополосных сигналов, усилителя мощности (148) широкополосных сигналов и излучателя (149) блока (146) канала (145) осуществляют формирование, усиление и излучение в направлении дна широкополосных гидроакустических сигналов Ω. В дальнейшем с помощью последовательно электрически соединенных: приемника (151) широкополосных сигналов , усилителя (152) широкополосных сигналов, блока (153) узкополосных фильтров и многоканального интегратора (154) осуществляют, соответственно, прием рассеянных  на неоднородностях, резонансно переотраженных неоднородностями  и резонансно поглощенных неоднородностями  широкополосных сигналов Ω', их последующее усиление и узкополосную фильтрацию и многоканальное, исходя из типов принятых сигналов , накопление. Таким методом осуществляют акустическую спектроскопию рассеивателей звука, в том числе пузырьков того или иного газа, с определением характерных размеров, силы слоя и других параметров. При этом измерения выполняют внутри и снаружи контура МПИС (1).
ogi
В результате по наведенной радиоактивности α, результатам акустической спектроскопии рассеивателей звука и парциальному давлению ρ определенного вида газа в смеси, внутри и снаружи контура МПИС (1), получают дополнительную информацию о самом МПИС (1).
По мере необходимости из соответствующего блока (29) базирования выпускают один или несколько ТНПА (3). При этом каждый из ТНПА (3) построен по модульному типу, т.е. легко меняет свои назначения: поисково-исследовательское - на втором этапе реализации способа, когда на нем размещены: навесной акустический блок (174) и навесной геофизический блок (175), обеспечивающие получение акустической и геофизической информации на основе рассмотренных ранее (применительно к ПГФС) принципов, рабочее - на третьем этапе реализации способа, когда на нем размещены: навесной электрогидравлический блок (173), навесной блок (176) манипуляторов и навесной транспортный блок (177), инспекционное - в любое время (например, для обеспечения навигационной безопасности подводного мореплавания ПГФС), когда на нем размещены: навесной электрогидравлический блок (173) и навесной блок (176) манипуляторов.
Благодаря открытой (что обеспечивает минимальную подводную парусность), полой и заполненной пенообразным веществом (придающей раме собственную положительную плавучесть) несущей раме (170), а также стационарному блоку (171) навигации и стационарному винто-рулевому блоку (172), с раздельно управляемыми векторами тяги (упора на винт), обеспечивают заданную скорость движения ТНПА (3) в любом из трех направлений (вертикальном, горизонтальном или боковом) и абсолютную безопасность подводного мореплавания. При этом скорость движения ТНПА (3) как минимум на 50% превосходит скорость движение ПГФС (2).
Благодаря первой ЭВМ (155) с большим объемом памяти и второй ЭВМ (156) с большим быстродействием канала (22) тракта (21) осуществляют окончательную комплексную обработку всей геофизической информации, а с помощью последовательно функционально соединенных: регистрирующего устройства (157) и устройства (158) документирования информации канала (23) тракта (21) осуществляют регистрацию и документирование всей информации.
С помощью последовательно функционально соединенных: внутреннего интерфейса (159), индикаторного устройства (160) и третьей быстродействующей ЭВМ (161) с большим объемом памяти канала (24) тракта (21) осуществляют непрерывный прием и индикацию всей текущей информации, а также расчет ожидаемых значений тех или иных параметров. С помощью последовательно функционально соединенных: внешнего интерфейса (162) и управляющей четвертой ЭВМ (163) канала (26) тракта (25) осуществляют коммутацию внешних источников и потребителей информации, а также управление всеми элементами бортовой аппаратуры (5) ПГФС (2).
С помощью последовательно функционально соединенных: блока (164) космической навигации, блока (165) надводной навигации, блока (166) подводной навигации и коммутационного блока (167) канала (27) тракта (25) на ПГФС (2) всегда и с высокой точностью знают не только свои координаты, но и координаты каждого из ТНПА (3) после их выхода из соответствующего блока(29) базирования.
С помощью последовательно-параллельно функционально соединенных, идентичных друг другу блоков (168) управления движением каждого из нескольких ТНПА (3) и электронного подводного планшета (169) канала (28) тракта (25) на ПГФС (2) всегда и с высокой точностью знают взаимное положение каждого из ТНПА (3) относительно друг друга, а также относительно ПГФС (2).
Таким образом, на втором этапе реализации способа отвечают на вопрос, есть ли в обнаруженной на первом этапе потенциальной УВ-ловушке углеводороды: нефть, газ и др. При этом ПГФС (2) движется уже не только параллельными галсами, отстоящими друг от друга на заданном расстоянии, но и по определенной траектории, например крестом над УВ-залежью (фиг.1) и т.д. На фиг.3 иллюстрируется процесс (состоящий из трех этапов, обозначенных цифрами I, II и III) прохода ПГФС над УВ-залежью. При этом на участке I есть рассеянные ВЧ волны накачки, но нет СМСИ, на участке II есть СМСИ, но на интервалах II' нет ВЧ волн комбинационных частот, которые есть только на интервале II", на участке III вообще нет волн.
*
**
ogi
Одновременно рядом с ПГФС (2): слева впереди и справа впереди, в зависимости от географических и геофизических особенностей района, движутся заданными (не обязательно параллельными) курсами несколько ТНПА (3) в диапазоне глубин от нескольких - не менее двух, метров до нескольких - не менее 2-х, км (предельная рабочая глубина типового ТНПА) в диапазоне скоростей от 4 км/ч до 12 км/ч при минимальном уровне подводных акустических и гидродинамических шумов. Следует заметить, что одновременное и в трех пространственных точках (например, два ТНПА и ПГФС), а также на различных расстояниях до дна получение гидроакустической и геофизической информации внутри и снаружи контура МПИС (1) - о параметрах НЧ гидроакустических сигналов , , , , Ω и Ω, а также о наведенной радиоактивности α, акустической спектроскопии рассеивателей звука и парциальном давлении ρ определенного вида газа в смеси, существенно повышает достоверность информации и увеличивает производительность поиска.
i
При этом гидроакустические волны на частотах F и  применяют уже для периодического - по заданной программе, упругого воздействия на УВ-залежь. В частности, НЧ ВРЧ на частоте  близка к резонансной частоте УВ-коллектора в узком диапазоне частот - от единиц Гц до 20 Гц, на частоте  - близка к резонансной частоте слоя осадков над УВ-залежью в широком диапазоне частот - от десятков Гц до 3 кГц. Таким образом, реализуют метод высоконаправленного излучения в заданную область геологического пространства (при плавном сканировании) гидроакустических волн индуцированного характера в диапазоне частот от 1 Гц до 3000 Гц.
На третьем этапе реализации способа отвечают на вопрос, где ставить скважину. Для этого на ТНПА устанавливают соответствующие навесные блоки: навесной электрогидравлический блок (173), навесной блок (176) манипуляторов и навесной транспортный блок (177), на котором размещают предусмотренное конструктивным исполнением необходимое количество АДС (4). В дальнейшем, после выхода из (29) ТНПА (3) расставляют АДС (4) на заданной площади дна по указанной схеме (по профилю, сеткой и т.д.). В зависимости от тактической ситуации (например, необходимость одновременной постановки АДС на большой площади сеткой), географических и геофизических особенностей района к постановке АДС привлекают непосредственно ПГФС (2). Для этого оно ложится на дно или медленно движется над дном, выставляя с помощью нескольких - не менее двух, блоков (30) - типа лоток (модификация системы постановки мин) АДС (4).
*
**
*
**
Каждое из АДС (4), благодаря отрицательной плавучести и блоку (179) фиксации в грунте, надежно фиксируют в заданной точке пространства. При этом с помощью блока (180) и блока (181) осуществляют соответственно компенсацию угла наклона и трехкоординатную ориентацию в пространстве. Затем в электронном блоке (182) с помощью последовательно электрически соединенных: многоканальной приемной системы (183), состоящей из нескольких - не менее двух, трехкомпонентных сейсмоприемников (184), подключенных параллельно друг другу, многоканального - по числу сейсмоприемников, предварительного усилителя (185), многоканального - по числу сейсмоприемников, диапазонного фильтра (186), устройства (187) цифрового формирования и сканирования ХН многоканальной приемной системы (183), основного малогабаритного усилителя (188), вычислительного (189) устройства осуществляют соответственно многоканальный прием и преобразование (из гидроакустической волны в электрический сигнал) НЧ сигналов СМСИ Ω и ИМСИ Ω, их предварительное усиление и фильтрацию (для исключения негативного влияния помех вне диапазона рабочих частот), формирование и сканирование ХН (для определения направления с максимальным соотношением С/П) и основное усиление НЧ сигналов до необходимого уровня. Затем НЧ сигналы СМСИ Ω и ИМСИ Ω последовательно подают на вычислительное устройство (189) - для вторичной обработки и далее - на цифровой накопитель (190) информации (съемный или внешне считываемый) для хранения. При этом электрическое питание предварительного усилителя (185), устройства (187), основного усилителя (188), вычислительного устройства (189) и блока (181) трехкоординатной ориентации в пространстве обеспечивают с помощью высокоемкостного аккумулятора (191).
*
**
После регистрации НЧ сигналов СМСИ Ω и ИМСИ Ω в течение заданного интервала времени: от нескольких - не менее двух, часов до нескольких - не менее двух, суток, все АДС (4) с помощью ТНПА (3) или непосредственно самого ПГФС (2) либо поднимают на борт ПГФС (2), переставляют в новые точки измерения, либо с помощью ТНПА (3) осуществляют съем зарегистрированной информации: путем изъятия, с одновременной заменой, съемного цифрового накопителя (съемной карты-памяти) или путем считывания информации (например, по гидроакустическому каналу и т.д.).
В дальнейшем в ЭВМ (155) и ЭВМ (156) канала (22) тракта (21) осуществляют обработку гидроакустической информации, находящейся на съемном цифровом накопителе соответствующего АДС, а также окончательную комплексную обработку всей гидроакустической и геофизической информации. После чего принимают решение о месте постановки скважины.
Таким образом:
1. Обеспечение высокой производительности поиска - произведения площади поиска на скорость поиска, достигают за счет того, что:
- установление координат и глубин характерных геолого-геофизических структур (потенциальных УВ-ловушек) проводят на первом этапе реализации способа, оценку наличия УВ в потенциальной УВ-ловушке - на втором этапе реализации способа, а выбор места постановки скважины - на третьем этапе реализации способа. При этом в одном подрайоне могут осуществлять реализацию второго этапа, а другом подрайоне одного и того же географического района - третьего этапа;
- в качестве геофизического судна используют ПГФС с АГЭУ - способное ложится на жидкий грунт и дно, а также несколько - не менее двух, ТНПА, движущихся рядом (не обязательно параллельно) с ПГФС, обеспечивая взаимное перекрытие зон наблюдения;
- используют несколько АДС, которые ставятся-выбираются как с помощью ТНПА, так и самого ПГФС;
- осуществляют разнесенное в пространстве излучение НЧ сигналов в диапазоне частот от 1 Гц до 3 кГц;
- осуществляют разнесенный в пространстве прием НЧ эхо-сигналов в диапазоне частот от 1 Гц до 3 кГц;
- используют несколько АДС, установленных по профилю или квадратом на дне моря на расстоянии друг от друга, обеспечивающем взаимное перекрытие зон наблюдения;
- дополнительно используют информацию о СМСИ и ИМСИ и т.д.
2. Обеспечение высокой достоверности поиска МПИС достигают за счет того, что:
- движение ПГФС и(или) ТНПА осуществляют не только вдоль линии профиля, но и под наклоном в несколько - не менее 2-х, градусов к ней;
- на первом этапе дополнительно принимают частично рассеянные интенсивные гидроакустические волны СРР с помощью КПТ;
- на втором этапе излучают гидроакустические волны в диапазоне частот, близких к резонансной частоте УВ-залежи;
- на первом и втором этапах осуществляют разнесенное в пространстве излучение НЧ сигналов в диапазоне частот от 1 Гц до 3 кГц;
- на первом и втором этапах осуществляют разнесенный в пространстве прием НЧ эхо-сигналов в диапазоне частот от 1 Гц до 3 кГц;
- буксировку БПНПА дополнительно осуществляют в старт-стопном режиме, например, при движении ПГФС над УВ-коллектором;
- дополнительно осуществляют внешнее интенсивное электромагнитное воздействие на МПИС, используя электромагнитную излучающую систему, установленную на корпусе ПГФС;
- осуществляют излучение и прием разведочных электромагнитных сигналов, используя БИЭРЛ и БПЭРЛ;
- используют ВЧ электромагнитные волны накачки;
- в качестве информационных признаков, до и после возбуждения интенсивными гидроакустическими и электромагнитными волнами внутри и снаружи контура МПИС, используют: форму спектра относительно узкой (единицы Гц) и относительно широкой (десятки Гц) полос частот, форму спектра ВЧ модуляционных частот акустического и электромагнитного происхождения, соотношения сигнал/помеха (С/П) в относительно узкой и в относительно широкой полосах частот, дискретное и непрерывное по времени изменения интегральных уровней относительно узкой и относительно широкой полос частот, а также ВЧ модуляционных частот акустического и электромагнитного происхождения, площадь под кривой взаимного спектра одноименных компонент при регистрации сигналов СМСИ и ИМСИ, а также комбинации этих признаков с установленными ранее весовыми коэффициентами;
- используют информацию о наведенном уровне радиации над МПИС;
- используют информацию и парциальном давлении газов над МПИС и т.д.
3. Обеспечение возможности одновременно работы на большой площади в процессе реализации разработанного способа достигают за счет того, что:
- в качестве геофизического судна используют ПГФС с АГЭУ;
- используют несколько - не менее двух, ТНПА;
- используют несколько АДС, которые ставят (выбирают), как с помощью ТНПА, так и самого ПГФС и т.д.
4. Обеспечение минимальных финансово-временных затрат в процессе реализации разработанного способа достигают за счет того, что:
- в качестве геофизического судна используют ПГФС, которое может работать все 12 месяцев в году;
- вместо крупногабаритного, дорогостоящего при разработке, строительстве и эксплуатации ПГФС с ЯЭУ, используют ПГФС с АГЭУ;
- благодаря более высокой производительности поиска (п.1 преимуществ) затрачивается меньше времени на обследование одного района;
- благодаря более высокой достоверности поиска (п.2 преимуществ) уменьшается количество пустых пробуренных скважин - для углеводородов и т.д.
5. Обеспечение медицинской безопасности для экипажа ПГФС в процессе реализации разработанного способа достигают за счет того, что:
- вместо медицински опасного при строительстве и эксплуатации ПГФС с ЯЭУ используют ПГФС с АГЭУ и т.д.
6. Обеспечение экологической безопасности для ОПС в целом в процессе реализации разработанного способа достигают за счет того, что:
- вместо экологически опасного ПГФС с ЯЭУ используют ПГФС с АГЭУ.
- вместо интенсивных гидроакустических волн в диапазоне частот 1-3000 Гц излучают гидроакустические волны и электромагнитные волны в диапазоне частот, близком к собственной резонансной частоте МПИС;
- используют несколько - не менее двух, ТНПА, которые (в случае нештатной ситуации) могут поднять со дна моря друг друга, а также все АДС и т.д.
7. Расширение области применения способа - в условиях развитого волнении моря, на небольших глубинах, при сложном рельефе дна, при наличия айсбергов достигают за счет того, что:
- в качестве геофизического судна используют ПГФС с АГЭУ, способное ложится на жидкий грунт и на морское дно;
- используют несколько - не менее двух, ТНПА, движущихся по собственным программам;
- используют несколько АДС, которые ставят (выбирают), как с помощью ТНПА, так и самого ПГФС и т.д.
Отличительными признаками заявляемого способа являются:
1. Установление координат и глубин геолого-геофизических структур, соответствующих МПИС (например, УВ-коллекторов), проводят на первом этапе реализации способа. Оценку соответствующих геолого-геофизических структур на предмет наличия МПИС (например, УВ в коллекторе, БМР и РСМ) проводят на втором этапе реализации способа. Определение места разведочно-добычных работ проводят на третьем этапе реализации способа.
2. Вместо крупногабаритного, медицински и экологически опасного, а также дорогостоящего при разработке, строительстве и эксплуатации ПГФС с ЯЭУ, используют ПГФС с АГЭУ.
3. В процессе реализации способа ПГФС могут класть: на жидкий грунт и осуществлять прием гидроакустических заданных гидроакустических и электромагнитных сигналов при минимальном уровне его собственных подводных акустических и гидродинамических полей или непосредственно на морское дно - для постановки-выборки АДС.
4. Буксировку БПНПА дополнительно осуществляют в старт-стопном режиме, например, при движении над УВ-коллектором.
5. Дополнительно осуществляют внешнее интенсивное электромагнитное воздействие на МПИС, используя электромагнитную излучающую систему, установленную на корпусе ПГФС.
6. Дополнительно осуществляют излучение и прием разведочных электромагнитных сигналов, используя БИЭРЛ и БПЭРЛ.
7. Дополнительно используют ВЧ электромагнитные сигналы накачки.
8. Каждую из АДС ставят на дно и обратно забирают как с помощью непосредственно ПГФС, так и с помощью ТНПА с тележками.
9. На первом этапе дополнительно принимают: частично рассеянные интенсивные гидроакустические волны с помощью КПТ.
10. На втором этапе вместо интенсивных гидроакустических волн в диапазоне частот 1-3000 Гц излучают, последовательно сочетая интервалы излучений и пауз, интенсивные гидроакустические волны и интенсивные электромагнитные волны в диапазоне частот, близком к собственной резонансной частоте МПИС (например, УВ-залежи).
11. В качестве информационных признаков, до и после возбуждения интенсивными гидроакустическими и электромагнитными волнами внутри и снаружи контура МПИС, используют: форму спектра относительно узкой (единицы Гц) и относительно широкой (десятки Гц) полос частот, форму спектра ВЧ модуляционных частот акустического и электромагнитного происхождения, соотношения С/П в относительно узкой и в относительно широкой полосах частот, дискретное и непрерывное по времени изменения интегральных уровней относительно узкой и относительно широкой полос частот, а также ВЧ модуляционных частот акустического и электромагнитного происхождения, площадь под кривой взаимного спектра одноименных компонент при регистрации сигналов СМСИ и ИМСИ МПИС, а также комбинации этих признаков с установленными ранее весовыми коэффициентами.
12. Дополнительно используют информацию о наведенном уровне радиации над МПИС.
13. Дополнительно используют информацию о парциальном давлении газов над МПИС.
Наличие отличительных от прототипа признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого способа критерию "новизна".
Анализ известных технических решений с целью обнаружения в них указанных отличительных признаков показал следующее.
Признаки 3, 7 и 10 являются новыми и неизвестно их использование для поиска МПИС с использованием ПГФС.
Признаки 1, 2, 4, 5, 8, 9 и 11 являются новыми и неизвестно их использование для поиска МПИС с использованием ПГФС. В то же время известно использование: признака 1 - в геологоразведке; признаков 2, 4 и 8 - в военно-морских флотах ведущих государств; признака 5 - в геофизике и ВМФ, признака 9 - при дополнительной обработке имеющейся геофизической информации, а признака 11 - распознавании морских объектов.
Признаки 6, 12 и 13 являются известными в процессе проведения геолого-разведочных работ.
Таким образом, наличие новых существенных признаков, в совокупности с известными, обеспечивает появление у заявляемого решения нового свойства, не совпадающего со свойствами известных технических решений - с большой производительностью и высокой достоверностью осуществлять поиск заданного МПИС на большой - сотни квадратных километров, площади при минимальных финансово-временных затратах с обеспечением медицинской безопасности для экипажа ПГФС и экологической безопасности для МБО и ОПС в целом, при расширении области применения - в сложных погодно-климатических и географических условиях.
В данном случае мы имеем новую совокупность признаков и их новую взаимосвязь, причем не простое объединение новых признаков и уже известных, а именно выполнение операций в предложенной последовательности и приводит к качественно новому эффекту.
Данное обстоятельство позволяет сделать вывод о соответствии разработанного способа критерию "существенные отличия".
Пример реализации способа.
Промышленные испытания элементов разработанного способа производились в период с 1989 г. по 2009 г. на Дальневосточном шельфе Российской Федерации (1989-2009 г.) и на шельфе Республики Вьетнам (2009-2011 г.). При этом в качестве ПГФС использовались подводные лодки ВМФ и обитаемые подводные аппараты (типа ТИНРО-2 и т.д.), в качестве ТНПА - ROV «Дельфин», «Норман» и др., в качестве АДС - океанографические гидроакустические донные станции (ГДАС) «Монолит».
На фиг.7 иллюстрируется типовой спектр ВЧ сигнала акустической накачки частотой 3,25 кГц при прохождении ПГФС над газовой залежью. Как видно из фиг.7 в области гармонического сигнала частотой 3,25 кГц (слева и справа от него) регистрируются ВЧ модуляционные составляющие - результат нелинейного взаимодействия ВЧ сигнала акустической накачки и НЧ сигнала СМСИ. Поскольку спектр НЧ сигнала СМСИ газовой залежи относительно узкополосен, то форма ВЧ сигнала комбинационных частот близка к форме узкого колокола.
На фиг.8 иллюстрируется типовой спектр ВЧ сигнала акустической накачки при прохождении ПГФС над газоконденсатной залежью. Как видно из фиг.8 в области гармонического сигнала частотой 3,25 кГц также регистрируются ВЧ модуляционные составляющие - результат нелинейного взаимодействия ВЧ сигнала акустической накачки и НЧ сигнала СМСИ. Но поскольку спектр НЧ сигнала СМСИ газоконденсатной залежи относительно широкополосен и более высокочастотен, то форма ВЧ сигнала комбинационных частот близка к форме полочек симметричных, относительно узкополосного (узкая вертикальная линия на фиг.8) ВЧ сигнала накачки.
Таким образом, даже без всякой обработки акустических сигналов, а только по форме ВЧ акустических сигналов комбинационных частот, зарегистрированных на входе соответствующих каналов обработки информации, можно в реальном масштабе времени оценить, как сам факт наличия УВ-залежи, находящейся под движущимся над ней ПГФС или ТНПА, так и ее тип.
На фиг.9 иллюстрируется типовой спектр инфразвуковых сигналов, формируемых газовой залежью. Как видно из фиг.9 основная энергия акустических сигналов, формируемых газовой залежью, сосредоточена в относительно узком диапазоне частот - от 3 Гц до 4,5 Гц.
На фиг.10 иллюстрируется типовой спектр инфразвуковых сигналов, формируемых газоконденсатной залежью. Как видно из фиг.10 основная энергия акустических сигналов, формируемых газоконденсатной залежью, сосредоточена в относительно широком диапазоне частот - от 2 Гц до 5,7 Гц.
Таким образом, при соответствующей обработке акустических сигналов СМСИ УВ-залежи только по форме НЧ спектров, зарегистрированных на выходе соответствующих каналов обработки информации, можно оценить, как сам факт наличия УВ-залежи, находящейся под движущимся над ней ПГФС или ТНПА, так и ее тип.
На фиг.11 представлена сонограмма НЧ сигнала частотой 28,5 Гц, зарегистрированная на выходе тракта нелинейной обработки информации в КПТ при использовании гидроакустического ВЧ сигнала накачки частотой 16 кГц. Как видно из фиг.11 сигнал с частотой 28,5 Гц лишь незначительно превышает помеху - не очень яркая отметка от дискретной составляющей (ДС) 28,5 Гц. При этом стоит отметить, что на выходе тракта линейной обработки данный сигнал вообще не был зарегистрирован.
На фиг.12 представлена сонограмма НЧ сигнала частотой 28,5 Гц, зарегистрированная на выходе тракта нелинейной обработки информации в КПТ при использовании электромагнитного ВЧ сигнала накачки частотой 16 кГц. Как видно из фиг.12, сигнал с частотой 28,5 Гц значительно (до 30-40 дБ) превышает помеху (очень яркая отметка от ДС 28,5 Гц). При этом стоит отметить, что на выходе тракта линейной обработки данный сигнал вообще не был зарегистрирован.
На фиг.13 иллюстрируется сонограмма окружающих шумов, зарегистрированная в одном из географических районов при помощи АДС снаружи контура МПИС (нефтяная УВ-залежь). Как видно из фиг.13, в окружающих шумах не зарегистрировано каких-то ДС или спектральных областей.
На фиг.14 иллюстрируется сонограмма окружающих шумов, зарегистрированная в этом же географическом районе при помощи АДС внутри контура МПИС (нефтяная УВ-залежь). Как видно из фиг.14, в окружающих шумах зарегистрированы несколько ДС: 0,8 Гц, 2,0 Гц и 3,8 Гц и несколько спектральных областей в диапазоне частот: 0-0,3 Гц; 0-0,7 Гц и 0,5-1,2 Гц. Таким образом, только внешнее интенсивное акустическое воздействие на частоте 111 Гц, сформированное буксируемым надводным кораблем на глубине ~50 м НЧ гидроакустическим излучателем, позволило зарегистрировать указанные выше сигналы. При этом:
1. Обеспечение высокой производительности поиска было достигнуто за счет того, что:
- установление координат и глубин характерных геолого-геофизических структур проводили на первом этапе, оценку наличия УВ в потенциальной УВ-ловушке - на втором этапе, а выбор места постановки скважины - на третьем этапе реализации способа;
- в качестве геофизического судна использовали ПГФС с АГЭУ, несколько ТНПА, движущихся рядом с ПГФС;
- использовали несколько АДС;
- осуществляли разнесенное в пространстве излучение НЧ сигналов;
- осуществляли разнесенный в пространстве прием НЧ эхо-сигналов;
- дополнительно использовали информацию о СМСИ и ИМСИ и т.д.
2. Обеспечение высокой достоверности поиска МПИС, было достигнуто за счет того, что:
- движение ПГФС и(или) ТНПА осуществляли не только вдоль линии профиля, но и под наклоном к ней;
- принимали частично рассеянные волны СРР;
- излучали гидроакустические и электромагнитные волны в диапазоне частот, близких к резонансной частоте УВ-залежи;
- осуществляли разнесенное в пространстве излучение НЧ сигналов;
- осуществляли разнесенный в пространстве прием НЧ эхо-сигналов;
- буксировку БПНПА осуществляли в старт-стопном режиме;
- осуществляли излучение и прием электромагнитных сигналов;
- использовали ВЧ электромагнитные волны накачки;
- в качестве информационных признаков, до и после возбуждения интенсивными гидроакустическими и электромагнитными волнами внутри и снаружи контура МПИС, использовали: форму спектра относительно узкой и относительно широкой полос частот, форму спектра ВЧ модуляционных частот акустического и электромагнитного происхождения, соотношения С/П в относительно узкой и в относительно широкой полосах частот, дискретное и непрерывное по времени изменения интегральных уровней относительно узкой и относительно широкой полос частот, а также ВЧ модуляционных частот акустического и электромагнитного происхождения, площадь под кривой взаимного спектра одноименных компонент при регистрации сигналов СМСИ и ИМСИ, а также комбинации этих признаков с установленными ранее весовыми коэффициентами;
- использовали информацию о наведенном уровне радиации над МПИС;
- использовали информацию о парциальном давлении газов над МПИС и т.д.
3. Обеспечение возможности одновременно работы на большой площади в процессе реализации способа было достигнуто за счет того, что:
- в качестве геофизического судна использовали ПГФС с АГЭУ;
- использовали несколько ТНПА;
- использовали несколько АДС, которые ставили и забирали, как с помощью ТНПА, так и самого ПГФС и т.д.
4. Обеспечение минимальных финансово-временных затратах в процессе реализации разработанного способа было достигнуто за счет того, что:
- в качестве геофизического судна использовали ПГФС, которое может работать все 12 месяцев в году;
- вместо крупногабаритного, дорогостоящего при разработке, строительстве и эксплуатации ПГФС с ЯЭУ, использовали ПГФС с АГЭУ;
- благодаря более высокой производительности поиска (п.1 преимуществ) затрачивали меньше времени на обследование одного района;
- благодаря более высокой достоверности поиска (п.2 преимуществ) уменьшали количество пустых пробуренных скважин и т.д.
5. Обеспечение медицинской безопасности для экипажа ПГФС в процессе реализации разработанного способа было достигнуто за счет того, что:
- вместо медицински опасного при строительстве и эксплуатации ПГФС с ЯЭУ, использовали ПГФС с АГЭУ и т.д.
6. Обеспечение экологической безопасности для ОПС в целом в процессе реализации разработанного способа было достигнуто за счет того, что:
- вместо экологически опасного ПГФС с ЯЭУ использовали ПГФС с АГЭУ;
- вместо интенсивных гидроакустических волн в диапазоне частот 1-3000 Гц излучали гидроакустические волны и электромагнитные волны в диапазоне частот, близких к собственной резонансной частоте МПИС;
- использовали несколько ТНПА и т.д.
7. Расширение области применения было достигнуто за счет того, что:
- в качестве геофизического судна использовали ПГФС с АГЭУ, способное ложится на жидкий грунт и на морское дно;
- использовали несколько ТНПА, движущихся самостоятельно;
- использовали несколько АДС, которые ставили и забирали, как с помощью ТНПА, так и самого ПГФС и т.д.