Neftegaz.RU #1-17
#1
#1
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
DEEPWATER<br />
принципиально важным для практической реализации<br />
пассивных методов мониторинга, однако требует<br />
дополнительных экспериментальных исследований<br />
в рассматриваемом случае сложной многомодовой<br />
системы.<br />
Важным этапом построения обсуждаемой технологии<br />
сейсмоакустического мониторинга Арктического<br />
шельфа является решение задачи аппаратного<br />
обеспечения экспериментальной регистрации всех<br />
рассматриваемых типов волновых возмущений<br />
(сейсмических, гидроакустических, изгибных).<br />
Как правило для регистрации поверхностных вол<br />
используются донные датчики, гидроакустические<br />
моды принимаются протяженными по вертикали<br />
антеннами, расположенными в водном слое, а для<br />
регистрации волн ледового покрова приемники<br />
вмораживаются в лед. В этом случае повышается<br />
эффективность регистрации различных компонент<br />
волнового поля, но увеличивается стоимость и<br />
техническая сложность проведения натурного<br />
эксперимента. Например, возникает задача<br />
передачи данных с донных или заякоренных систем<br />
в том случае, когда регион исследований покрыт<br />
дрейфующими льдами (что исключает спутниковый<br />
канал связи) и расположен достаточно далеко от<br />
береговой линии (что не позволяет использовать<br />
кабель для передачи информации). Другой аспект<br />
связан с необходимостью перестановки донных<br />
систем из одного региона исследований в другой,<br />
когда ставится задача сейсморазведки обширных<br />
акваторий. Отмеченные ограничения можно<br />
попытаться преодолеть, если использовать ледовые<br />
системы наблюдений, дрейфующие вместе со<br />
льдом. В этом случае перспективной представляется<br />
попытка оценить параметры фундаментальной моды<br />
поверхностной волны по измерениям, проводимым<br />
на льду, или подо льдом в непосредственной<br />
близости от него. В виду того, что на низких<br />
частотах длина поверхностной волны может заметно<br />
превышать толщину водного слоя, такая попытка<br />
представляется принципиально реализуемой. Как<br />
оказалось, несмотря на высокий уровень шумов,<br />
всегда присутствующий при измерениях на льду,<br />
возможен выбор частотного диапазона, где подобные<br />
измерения могут дать желаемый результат.<br />
Впервые такие экспериментальные результаты были<br />
получены сотрудниками ИФЗ РАН при проведении<br />
экспериментов в ледовых условиях на Ладожском<br />
озере, когда было установлено, что спектральные<br />
характеристики микросейсмического шума,<br />
регистрируемого на поверхности льда, в точности<br />
повторяют аналогичные спектры микросейсм,<br />
зарегистрированных на дне водоема. В итоге<br />
оказывается возможным отказаться от необходимости<br />
расположения сейсмоприемников на дне, а для<br />
регистрации фундаментальной моды использовать<br />
датчики, расположенные в водном слое, вблизи<br />
льда. Полученные экспериментальные результаты<br />
указывают на принципиальную возможность<br />
проведения измерений волновых процессов в<br />
рассматриваемой сложнопостроенной геологической<br />
среде непосредственно с ледового покрова, что<br />
существенно проще чем буксировать сейсмические<br />
косы или размещать сейсмические приемники на<br />
дне, также становятся возможными круглогодичное<br />
наблюдение. Для проведения подобных измерений<br />
в ИФЗ РАН совместно с коллегами из МФТИ<br />
разрабатывается ледовый измерительный<br />
комплекс, в состав которого входят: низкочастотный<br />
трехканальный сейсмометр, гидрофон, регистратор,<br />
акселерометр и устройство беспроводной передачи<br />
данных (рис. 3). Натурные измерения показали, что<br />
воспринимающие элементы, созданные на базе<br />
принципов молекулярной электроники [7], обладают<br />
требуемой чувствительностью в необходимом<br />
диапазоне частот и защищены от влияния низких<br />
температур. Разрабатываемые комплексы ледового<br />
класса должны стать составными элементами<br />
площадной антенной системы мониторинга<br />
заданного региона (рис. 4), позволяющей выполнять<br />
трехмерные (3D) исследования характеристик среды<br />
томографическими методами.<br />
РИС. 3. Опытный образец информационно-измерительного<br />
комплекса ледового класса<br />
При проведении сейсмоакустического мониторинга<br />
измерительные пункты, каждый из которых состоит<br />
из установленного в толще ледового покрова<br />
сейсмоприемника и расположенного в толще воды<br />
под сейсмоприемником векторного молекулярноэлектронного<br />
приемника, располагаются по<br />
площади и на границе исследуемой области, а<br />
также, при необходимости, внутри исследуемой<br />
области в заданных точках. Исходными<br />
данными являются времена распространения<br />
сейсмоакустических сигналов между всеми<br />
пунктами приема, определенные при анализе<br />
функции взаимной корреляции шумового поля.<br />
Далее проводится моделирование решения прямой<br />
задачи распространения сейсмоакустических волн<br />
в исследуемой геологической среде с разным<br />
распределением значений упругих параметров<br />
по глубине. При решении обратной задачи для<br />
заданного диапазона изменений характеристик<br />
среды ищется минимум функционала невязки между<br />
экспериментально измеренными и модельными<br />
временами распространения сейсмоакустических<br />
сигналов. Использование достаточно широкой<br />
112 ~ <strong>Neftegaz</strong>.<strong>RU</strong> [1]
Change language