Рис. 7. Диаграмма расстановки из 10-ти кос и двух источников.
При работе морские косы буксируются за судном на глубине 12-18 м при скорости до 6-7 узлов (10-12 км/час). Стабилизация положения отдельных секций на глубине обеспечивается специальными пассивными или активными стабилизаторами глубины, которые устанавливаются на соединительные муфты и автоматически поддерживают глубину с точностью ±1 м. Для более точного определения геометрии косы во время буксировки в косе монтируются специальные датчики глубины и положения. Кроме того, в конце косы с помощью специальной системы буксируется радар - отражатель, позволяющий с борта судна определять его местоположение. В результате работы всех устройств контроля геометрии косы появляется возможность не только знать, но и учитывать в процессе обработки реальную форму буксируемой косы и положение ряда ее элементов. Учет этих факторов улучшает качество получаемых сейсмических материалов. Особенно важно это при производстве работ по технологии 3D или 4D.
Контроль заглубления буксируемой косы
Точность датчиков глубины должна быть не хуже ± 0,5 м. На каждые 300 м активной части косы должно быть по одному датчику глубины. Однако, если расстояние между рабочими датчиками не превышает 600 м, профиль может быть начат, или продолжен.
Если во время работ любой глубинный датчик показывает, что глубина какой-либо части косы не соответствует техническим требованиям более, чем на:
± 1 м - на 32 выстрела подряд, либо на 40 выстрелов из 50, либо на 10 % от общего числа выстрелов по данному профилю;
± 1,25 м - на 24 выстрела подряд, либо на 30 выстрелов из 50, либо на 7,5 % от общего числа выстрелов по данному профилю;
± 1,5 м - на 16 выстрелов подряд, либо на 20 выстрелов из 50, либо на 5 % от общего числа выстрелов по данному профилю,
то сейсмические данные по всей косе, полученные с пикетов, не соответствующих техническим условиям, должны быть помечены как “не для обработки”. Вытекающее отсюда уменьшение кратности должно быть компенсировано с помощью дострелов. Все дострелы, являющиеся прямым или косвенным следствием таких несоответствий техническим требованиям, выполняются за счет ПОДРЯДЧИКА.
Данные по глубине косы окончательно должны быть записаны в навигационные файлы формата P1. Технические возможности аппаратуры ПОДРЯДЧИКА должны позволять выводить графики наблюдаемых глубин по каждому глубинному датчику как на экран, так и на бумагу.
В качестве примера типичной конструкции буксируемой сейсмической косы в таблице 1 приведены основные параметры косы известного производителя морской сейсморазведочной техники - фирмы SYNTRON. Коса входит в комплект сеисморегистрирующей аппаратуры SYNTRAK 480-Мultipl Streamer Telemetry System. Рабочие секции имеют стандартную длину 75 м и изготовляются из полиуретанового шланга диаметром 56 мм со стенкой в 4 мм. В каждой секции с интервалом 6,25 м вложены 8 гидрофонов, образующих один приемный канал. Масса каждой такой секции без наполнителя 127 кг, с наполнителем - 240 кг. В одну секцию заливается 143 литра наполнителя Isopar M, имеющего плотность 0,79 кг/литр. Секция работоспособна при глубине погружения до 200 м, предельная рабочая глубина - 300 м. Выдерживаемое разрывное усилие - 10000 кг, что обеспечивает возможность реализации предельной длины сейсмической косы в 12000 м.
Таблица 1. Типичная конфигурация косы SYNTRAK 480-24'м NSTS
-
Используемая канальность системы
|
Интервал между центрами групп, гидрофонов, м
|
Общая длина косы, м
|
Требуемое число модулей
|
120
|
6,25; 12,50; 18,75; 25,00
|
750; 1500; 2250; 3000
|
10
|
240
|
6,25; 12,50; 18,75; 25,00
|
1500; 3000; 4500; 6000
|
20
|
480
|
6,25; 12,50; 18,75; 25,00
|
3000; 6000; 9000; 12000
|
40
|
Обязательным элементом цифровой сейсмической косы является специальный модуль сбора информации. В этой косе один модуль обеспечивает работу 12 сейсмических каналов. Каждый модуль содержит двенадцать одинаковых усилителей с четырьмя ступенями усиления (12, 24, 36, и 48 дБ), снабженных фильтрами низкой частоты, антиаляйсинг-фильтрами, и высококачественный 24-разрядный преобразователь "аналог-код" новейшей дельта-сигма технологии (ADST). Применяемый преобразователь "аналог-код" обеспечивает квантование сигналов по времени с шагом 4, 2, 1, 0,5 мс. Кроме того, каждый усилитель содержит блок самотестирования. В каждом модуле имеется индикатор глубины погружения, обеспечивающий контроль заглубления косы с точностью ±0,46 м в диапазоне глубин до 120 м. Определение планового положения каждой секции косы производится путем регистрации азимутальной ориентировки специальным датчиком. Цифровой модуль на 12 каналов смонтирован в цилиндрическом корпусе диаметром 82 мм и общей длиной 53 см. Каждый такой модуль через стандартную муфту монтируется между соседними рабочими секциями. Количество используемых в составе косы модулей определяется требуемой ее конфигурацией. В зависимости от используемого шага между каналами и числа каналов возможны различные варианты конфигурации косы (таблица 1).
Для осуществления процесса смотки и размотки буксируемая сейсмическая коса размещается на специальном барабане необходимых размеров и вместимости. Типичные размеры барабана: диаметр - 4 м, ширина – З м, емкость 12-13 м3.
Донные приемные устройства
Донные приемные устройства используются для работы на мелководных частях шельфа, в дельтах рек и в переходных зонах. Также они могут быть использованы для изучения территорий, продолжающихся с суши через мелководную зону в глубоководные части морей. Принципиальным отличием донной косы являлась ее отрицательная плавучесть. На заре морской сейсморазведки наибольшее распространение получили два типа донных приемных устройств: бесшланговые (кабельные) и шланговые маслонаполненные. До 1956-1958 гг. практически использовались только бесшланговые приемные устройства, представляющие собой тяжелый многожильный кабель или жгут тонких кабелей, собираемых в многожильную магистраль, в которой через определенные интервалы, равные шагу между каналами, сделаны короткие (до 3 м) отводы для крепления приемников. Если до 1955-1956 гг. в донных приемных устройствах применялись исключительно сейсмоприемники смещения (СП-48 и СПМ-16), то впоследствии они были полностью заменены пьезоприемниками давления - сначала приемниками из сегнетовой соли, затем титанато-бариевыми приемниками (ПСП-ТБ, ПКС-3), еще позднее пьезоприемники стали изготавливать из керамики цирконата титаната свинца. Перемещение донных приемных устройств по профилю обычно производится путем их волочения по дну моря, а на период регистрации приемное устройство останавливается стравливанием с борта судна слабины. При таком способе обеспечивается хорошая отвязка приемного устройства от судна и резкое снижение уровней регистрируемых шумов. В течение многих лет эксплуатации донных приемных устройств бесшлангового типа методика сейсмических работ с ними была очень тщательно отработана ("конвейерный" способ производства работ), и с помощью этой методики проведена региональная и детальная съемка огромных нефтеносных площадей акватории Юго-Западного Каспия (АзКМГР, НЖГЭ ВНИИГеофизики).
Сейсмический материал, получаемый при помощи донных приемных устройств, характеризуется более высоким качеством благодаря тому, что сейсмоприемники находятся в неподвижном состоянии. В этом случае можно обеспечить очень низкие уровни регистрируемых шумов, близкие к уровням шумов моря. Технология проведения работ с несколькими донными косами позволяет добиваться высокоразрешенного трехмерного изображения среды. Однако донные приемные устройства обладают и существенными недостатками. Здесь, в первую очередь, следует отметить большую трудоемкость работы с ними на профиле (непрерывные спуско-подъемные операции для стравливания и выборки слабины, повреждения проводов, кабелей и шлангов, требующие частого ремонта, громоздкость в целом конструкции бесшланговых донных кос и т.д.). Стоимость исследований в таких условиях приблизительно на порядок выше стоимости стандартных морских сейсморазведочных работ. Для получения дополнительной информации в таких условиях целесообразно в каждой точке приема регистрировать не одну компоненту (всестороннее давление), а несколько компонент сейсмического волнового поля, используя механическое сцепление датчиков с грунтом. Многие производители сейсморазведочной техники так и поступают. Например, фирма Input-Output изготавливает совмещенный датчик ВCS-2 (рис. 8).
Рис. 8. Сдвоенный датчик BCS-2 фирмы Input-Output
В этом датчике внутри прочного корпуса располагается геофон модели SM-4 в карданном подвесе (КП). С одного конца корпуса крепится гидрофон (Preseis 2520), а с другой выходит кабель с 6-ти штырьковым герморазъемом. Фирма GeoSpace наряду с аналогичным датчиком GS-PV1-S выпускает датчик GS-PVl-Full Wave с тремя ортогонально направленными (два горизонтальных и один вертикальный) геофонами в карданных подвесах и одним гидрофоном.
Известные преимущества многокомпонентной регистрации подтолкнули российскую компанию «СиТехнолоджи» (г.Геленджик) к разработке конструкции многокомпонентного датчика, совмещающего в одном корпусе гидрофон и геофон. Датчик разрабатывался для буксируемой цифровой телеметрической системы, способной работать на мелководье, в транзитных зонах и прилегающей к ним суше. В связи с тем, что геофон работает только при хорошем сцеплении с грунтом, корпус датчика выполнялся достаточно тяжелым, для обеспечения необходимого контакта. Необходимость буксирования системы по грунту требовала обтекаемости датчика (отсутствия выступающих частей), определенной прочности корпуса. Датчики решено было не крепить на отростках кабеля, как это делается в существующих системах, где датчики (геофоны или гидрофоны, а также двухкомпонентные датчики) подсоединяются к передающему модулю телеметрической косы с помощью специальных кабелей. Обычно к одному телеметрическому модулю подключается от 3 до 8 датчиков, с помощью кабелей отходящих или от самого модуля, или кабеля, соединяющего эти модули. Обе схемы соединений, как очевидно, не позволяют буксировать телеметрическую систему без риска потерять приемные датчики. Для решения проблемы буксировки или перетаскивания сейсмоприемной косы вдоль профиля между местами раскладки, датчики разместили в обтекающем, не создающем препятствия движению, прочном, герметичном корпусе (рис. 9).
Рис. 9. Двухкомпонентный датчик фирмы «СиТехнолоджи»
Для последовательного соединения датчиков в приемную линию, корпуса снабжены симметричными, герметичными вводами, одновременно являющимися силовыми заделками кабеля. При необходимости соединения датчиков в приемную гирлянду (увеличение базы группирования, подключение к донной станции и т.п.) один из концов корпуса может быть закрыт специальной заглушкой. В связи с тем, что при перемещении корпуса с датчиками, неизбежны его (корпуса) повороты вокруг продольной оси, геофон, традиционно, был размещен в карданном подвесе. В качестве чувствительного элемента был выбран геофон GX20 Super. При необходимости в корпусе может быть установлено три геофона, расположенные ортогонально, при небольшом удлинении корпуса не увеличивая его диаметр.
Широкое распространение в среде сейсморазведчиков получили донные цифровые косы фирмы "INPUT/OUTPUT, INC." (США). Этой фирмой на базе известной телеметрической системы сбора сейсмической информации I/O SYSTEM TWO создана специальная цифровая донная коса, основным элементом которой является специализированный полевой шестиканальный модуль ВСХ. Он по своим характеристикам полностью совместим с наземным полевым модулем MRX-1 и модулем-амфибией MRX-2. Все модули обладают аналогичными характеристиками каналов, что позволяет получать сопоставимые материалы в сопредельных районах суши и моря. Модуль реализован в виде цилиндра диаметром 114 мм длиной 40 см и массой 11,3 кг. Модули ВСХ соединяются между собой в линию с помощью специального кабеля, который состоит из телеметрических пар проводов, сейсмических пар и пар электрического питания. Кроме того, в кабеле находится центральная силовая (несущая) жила. На кабеле через 25 м сделаны специальные разъемы для подключения приемников сейсмических колебаний. Все соединения - от модуля ВСХ до приемников сделаны так, чтобы при попадании воды в каком-либо месте минимально сократить путь ее дальнейшего проникновения. Система регистрации I/O SYSTEM TWO-BCX может использовать различные типы сейсмоприемников:
одиночные или групповые датчики давления (гидрофоны);
болотные сейсмоприемники;
сейсмоприемники с самоориентирующейся чувствительной системой;
трехкомпонентные сейсмоприемники;
двойной сейсмоприемник, состоящий из датчика давления и обычного сейсмоприемника;
-четырехкомпонентный приемник: совокупность датчика давления и трехкомпонентного сейсмоприемника.
Донные цифровые косы этой фирмы позволяют качественно выполнять повторяющиеся во времени многокомпонентные (4D/4C) сейсмические наблюдения с целью контроля за процессом разработки залежей углеводородов в морских условиях.
Глава 3
МОРСКИЕ СЕЙСМОРЕГИСТРИРУЮЩИЕ СИСТЕМЫ
Регистрация сейсмической информации цифровых кос осуществляется набортным регистрирующим комплексом - специализированной сейсморазведочной станцией. Исторически сложились две концепции требований к техническим характеристикам морских сейсморазведочных комплексов. В соответствии с первой, более ранней концепцией, в качестве сейсмических регистрирующих систем на исследовательских судах используются стандартные сейсморазведочные станции с незначительными элементами модернизации. В состав станции дополнительно вводятся блоки, обеспечивающие возможность автоматического запуска и остановки сейсморазведочной станции по сигналам навигационной геофизической системы судовождения и ее синхронную работу с источниками упругих колебаний. Кроме того, в состав информационного заголовка каждой сейсмограммы записываются условные координаты места записи и другие необходимые сведения (глубины и азимуты элементов косы и т.п.). Модернизация стандартных сейсморазведочных станций обеспечивала также их непрерывную многочасовую работу, в том числе в режиме записи сейсмограмм. Для этого в состав станций, как правило, включали не менее двух устройств записи на магнитной ленте. Такие добавления в структуру сейсморазведочных станций легко делались либо изготовителями аппаратуры (например, морской вариант станции SN-358), либо непосредственно в геофизических компаниях. Этот подход к выбору сейсморазведочных станций господствовал на судах первого и, отчасти, второго поколения в эпоху применения аналоговых сейсморазведочных кос и при работах по технологии 2D.
В настоящее время, в соответствии со второй концепцией, в эпоху применения цифровых кос и работ по технологии 3D все большее распространение получает идея применения специализированных набортных регистрирующих устройств, согласованных с типом используемых цифровых кос. Сложилось так, что на исследовательских судах второго поколения на этапе их модернизации и на всех вновь вводимых в строй исследовательских судах третьего поколения монтируется только регистрирующая аппаратура и сейсмические косы какой-либо специализированной фирмы. Наибольшее распространение получили сейсмические регистрирующие системы (набортное оборудование, сейсмические косы и т.п.) фирм SYNTRON-SYNTRAK 480(960)-24™ MYLTPLE STREAMER TELMETRY SYSTEM, GECO-PRAKLA (набортная система TRILOGY, морские косы NESSIE), INPUT/OUTPUT, INC (донные косы ВСХ). Все набортное оборудование размещается в специализированных отсеках на борту судна и обслуживается специалистами соответствующего профиля.
Общий вид отсека регистрации современного судна представлен на рис. 10.
Рис. 10. Общий вид отсека регистрации современного судна.
|
