Description:

"Оптимальные подводные системы позиционирования USBL для сейсмической разведки. Optimizing USBL subsea positioning systems for seismic surveys С увеличением требований к системам подводного позиционирования для удовлетворения необходимых условий океанской донной сейсморазведки и электромагнитных съемок Simon Partridge, технический директор, Sonardyne (Гидроакустика), представляет некоторые соображения по получению оптимальных результатов по самым новым методикам ультракоротких базовых линий (USBL). Морская сейсморазведка в течение почти двух десятилетий использовала акустические дальномерные устройства, предназначенные для буксируемых сейсмоприемных кос и малоглубинных океанских донных сейсморазведочных кабелей (ОВС), чтобы получить их положение и геометрию в воде или на морском дне. Использованные совместно с GPS, эти системы развиты для того, чтобы удовлетворить насущные потребности современных сейсмических судов, буксирующих множество сейсмоприемников или разворачивающих донные сейсморазведочные кабели с точностью в несколько метров. Однако, с возрастанием на больших глубинах придонных съемок, таких как многокомпонентная и электромагнитная (ЕМ) разведка, в настоящее время требуются другие методики акустического позиционирования в реальном режиме времени, которые бы были способны работать на глубинах более 3000 м, предлагая пользователям дополнительные услуги, такие как высокая скорость, данные телеметрии через слой воды. Единственная методика, успешно удовлетворяющая этим требованиям, известна как ультра короткая базовая линия (USBL), широко использованная в морском проектировании и океанографии. По сравнению с только дальномерной методикой, использованной для буксируемой и большей части ОВС сейсморазведки, USBL системы измеряют расстояние до объекта (или скорее акустического приёмопередатчика, прикрепленного к объекту) и пеленг (азимут и отклонение) поступающего сигнала или фронта волны. В примере ЕМ съемки USBL дает возможность определить положение узлового пункта и буксируемого ЕМ источника, которые вычисляются относительно судна. Так как судно в море испытывает бортовую качку, килевую качку, отклонение от курса (рыскание) и вертикальную качку, необработанное акустическое местоположение должно быть исправлено. Чтобы получить оценку действительного местоположения, используют высокоточные датчики перемещения, помещенные на судне, и данные, тщательно объединенные во времени с GPS информацией. Результатом является многодатчиковая система, которая может в течение одной-двух секунд очень точно определить положение многочисленных объектов на глубинах от нескольких метров до нескольких тысяч метров. Сейсмическая разведка быстро признала преимущества, предложенные методом USBL, и эти системы теперь постоянно используются при всех видах съемки. При съемке ОВС небольшие приемопередатчики (транспондеры) присоединены к сейсморазведочному кабелю, позволяя определить последнее положение кабеля и могут быть использованы для прослеживания при буксировке его судном, чтобы определить смещения, вызванные приливо-отливными течениями. Возвращаясь к ЕМ съемкам, модульные блоки, оснащенные USBL приемопередатчиками (транспондерами), могут буксироваться во время их погружения на дно моря и фиксации их конечного положения. Системы, подобные Sonardynes Fusion и Ranger USBL, могут также содержать канал управления, включающий определение положения модуля, срока действия батарей, состояния дискового пространства и даже небольшие пакеты зарегистрированных сейсмических данных, чтобы передать их телеметрическим путем на судно для анализа. После завершения съемки команда смены режима может быть послана в модуль, чтобы освободить его и поднять к поверхности. Так как модуль возвращается на поверхность, он снова может буксироваться судном, которое должно маневрировать так, чтобы крюк крана находился непосредственно над модулем, что позволяет быстро вернуть его на борт. Все это улучшает эффективность действия и минимизирует возможную потерю дорогостоящего сейсмического оборудования и данных. Установка приёмопередатчика Sonardyne USBL на разворачиваемом за бортом буфере. Морская сейсморазведка Рис. 1 Системы USBL позиционирования рассчитывают с судна положение подводного объекта, измеряя расстояние и беря пеленг транспондера. Как было описано, метод акустического позиционирования USBL способствует определению местоположения большого числа подводных объектов разной геометрической формы и расстояния от судна. С другой стороны, существует множество источников погрешностей, и требуется технический уход для того, чтобы обеспечить работу системы, настройку ее и облегчить по возможности интерпретацию потребителям. Точность, систематическая погрешность и достоверность Системы USBL могут быть высокоточными, но ошибочными из-за систематических погрешностей, или могут быть достоверными, но иметь случайную ошибку, обусловленную случайными погрешностями (рис. 1). Только с пониманием природы ошибки, вы можете надеяться учитывать их. Отношение сигнала к шуму Качество позиционирования сильно подвержено влиянию уровня сигнала от буксируемого объекта относительно уровня фонового шума (SNR), сопровождающего приемопередатчики USBL под судном. Снижение SNR (отношение сигнал помеха) порождает увеличение случайной погрешности. Шум от двигателей и механизмов на судне сильно меняется от судна к судну и имеет тенденцию возрастать в тяжелых погодных условиях, так как двигатели работают более интенсивно. Очень важен выбор и приведение в действие правильного приемопередатчика для судна. Выбор правильного приемопередатчика чрезвычайно важен. Чем выше выходная мощность, тем больше SNR. Это либо улучшает производительность системы, либо увеличивает рабочий диапазон. Увеличение выходной мощности сокращает срок действия батареи, и поэтому важно выбрать приемопередатчик, который имеет достаточную производительную мощность, гарантируя низкие случайные погрешности, в то же время обеспечивая достаточный срок действия батареи. Рис. 2 Случайная погрешность (красный конус): вызвана разбросом положения около точного положения бакена. Систематическая погрешность (зеленый конус): вызвана систематическим разбросом положения на некотором расстоянии от точного положения бакена. Вертикальная наводка Когда приемопередатчик находится под судном, оценка глубины максимально хорошая, при условии, что средняя акустическая скорость (SV) через столб воды, в основном полученная из измерения расстояния, достоверна (рис. 3). Когда транспондер поднят выше, Рис. 3 Вертикальная наводка: Зеленый конус показывает область в 60° под судовым USBL приемопередатчиком. Вне этой области рекомендуется использование приемопередатчика на дополнительной глубине. 96 (c) 2007 EAGE Рис. 4 Преломление: Профиль акустической скорости, показывающий изменение акустической скорости с глубиной. Измерение расстояния может быть подвержено влиянию изменений эффективной SV по всей водной толще. Преломление обусловливает путь прохождения сигнала, который искривляется, так как скорость звука меняется, что означает, что измеренное расстояние будет иметь систематическую погрешность. Это является особым предметом обсуждения, когда транспондер буксируется с высоким углом подъема и на большое расстояние, так как время, которое тратит сигнал в каждом слое с определенной скоростью звука, будет меняться в зависимости от угла, под которым пересекается этот слой. Когда транспондер буксируется, в основном, под судном, преломление минимально, и поэтому с небольшим осложнением может быть использована средняя скорость звука. Преломление не влияет на оценку горизонтального направления; однако, оно служит причиной того, что подъем транспондера оценивается с погрешностью, хотя система измеряет направление приема в приемопередатчик, а не истинное направление на транспондер. Когда работают при высоких углах подъема и на больших расстояниях, например, когда буксируется ЕМ источник с длинным наклоном назад, вспомогательные данные о глубине будут уменьшать возникающие и случайные, и систематические погрешности. С инвертированными системами USBL (iUSBL) приемопередатчик устанавливается на ROV или прицепе и требует компенсации перемещения с подводного AHRS. К тому же, если имеется в наличии профиль SV (рис. 4), то система может быть исправлена за систематические погрешности преломления. Однако, при использовании профилей SV важно учитывать, что профили могут изменяться внутри района работ. Профили SV могут существенно меняться в течение различных периодов." Ключевые слова: качка, случайный, оптимальный, такая образ, действие батарея, морская сейсморазведка, пеленг, систематический, размещение, увеличение, ориентированный датчик, акустический, погрешность, сигнал, отношение, режим, мощность, скорость, средний скорость, буксироваться, зелёный конус, относительно, перемещение, качество, срок действие, выходной мощность, правильный, глубина, сейсмический, судно, звук, оборудование, угол подъем, систематический погрешность, запаздывание, действие, килевый, положение, точный положение, подъем оборудование, установка, число, конус, достаточный, небольшой, транспондёр, оценка, компенсация, батарея, метод, метр, конфигурация, акустический скорость, морской, правильный приёмопередатчик, бортовый, использование, модуль, датчик перемещение, ошибка, уровень, рабочий, специальный, бортовая качка, разведка, время, специальный тема, программный обеспечение, существенный, бортовый качка, бортовой качка, расстояние, тема, полоса, объект, декабрь, подводный объект, сравнение, рис, должный, вертикальный, приёмопередатчик, изменение, система, донный, методика, вода, приемопередатчик, источник, слой, буфер, образ, подверженный влияние, одновременный опрос, контроль, направление, съёмка, обычный, исправленный, тема морской, овс, жесткий, жёсткий, выбор, разброс, вмонтированный, сейсморазведочный кабель, течение, хороший, позиционирование, буксируемый, случайный погрешность, транспондер буксироваться, сейсморазведочный, информация, транспондер, измерение, широкий полоса, профиль, производительный мощность, конкретный судно, буксировать, датчик, местоположение, скорость звук, кабель, шум, штанга, точность, пользователь, причина, использованный, результат, подводный, опрос, морской сейсморазведка, условие, срок, улучшать, килевый бортовый, приёмопередатчик транспондёр, исправить, работа, возможность, подъём, сейсморазведка, угол, преломление