Способ определения скорости распро-странения упругих волн b породахдна водоема

Способ определения скорости распро-странения упругих волн b породахдна водоема

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(i i) SI I I 6S

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.04.79 (21) 2766177/18-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.03.81. Бюллетень № 9 (45) Дата опубликования описания 07.03.81 (51) М. Кл.

G 01V 1/00

Гоеударотееннн)й: комитет

СССР (53) УДК 550.83(088.8) по. деле(и изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Е. Ф. Дубров и Ж. М. БулатоВа: ,1

Научно-производственное объединение= «Геофизика» ": (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ

РАСПРОСТРАНЕНИЯ УПРУГИХ ВОЛН В ПОРОДАХ ДНА

ВОДОЕМА

Изобретение относится к геоакустическим и сейсмическим исследованиям донных осадков на акваториях.

Известен сейсморазведочный метод определения скорости распространения упругих волн в породах (методы МОВ, КМПВ и др.), состоящий в излучении упругих волн с помощью взрывного или невзрывного источника и приеме упругих колебаний с помощью системы сейсмоприемников, расположенных вдоль профиля исследований (1).

В варианте морской сейсморазведки источник упругих колебаний обычно представляет собой электрогидравлический, пневматический или другой источник, а сейсмоприемники представлены гидрофонами, объединенными в морскую сейсмокосу.

Недостатком этого способа является необходимость выделения кинематических или динамических характеристик упругих волн, отраженных от подошвы верхнего слоя грунтов. Это приводит к необходимости выделения сигналов, приходящих после отражений от дна, т. е. во вторых вступлениях; часто интерферирующих с сигналами, отраженными дном. Проблема распознавания и выделения полезных сигналов с получением информации о скоростях в этом случае весьма сложна и обычно не может быть выполнена в реальном масштабе времени даже при обработке данных на ЭВМ.

Известен также способ морских сейсмоакустических исследований, предусматри5 вающий излучение в толще воды упругих колебаний и прием отражений от дна и нижележащих слоев с помощью преобразователя упругих колебаний (2).

Для суждения о рельефе дна и акустиче1ð ских свойствах пород морского дна сравнивают интенсивности отражений от дна и нижележащих слоев и определяют коэффициенты отражений.

Недостатком этого способа является не15 высокая достоверность полученных данных вследствие неизвестности как коэффициента поглощения в слое, так и коэффициента отражения на границе слоев, влияющих на интенсивность сигналов, а также отсутствия сведений о важном акустическом параметре пород дна — скорости распространения акустических волн в них.

Целью изобретения является повышение достоверности информации о физических свойствах пород, слагающих дно.

Поставленная цель достигается тем, что регистрируют отраженные импульсы в дополнительной точке, расположенной в одной плоскости с первой точкой приема, определяют угол падения упругой волны на

811168 границу раздела «вода — дно» и по полученным данным определяют скорость распространения упругих волн в породах дна водоема.

На чертеже представлена схема определения скорости распространения упругих волн предлагаемым способом.

На схеме обозначены: излучатель 1 для возбуждения упругих колебаний, приемник

2, расположенный в непосредственной близости от излучателя, и приемник 3, удаленный от излучателя на известное или определяемое расстояние.

Все эти элементы располагаются в первой среде (воде), имеющей скорость распространения упругих волн Сь и могут буксироваться судном.Для реализации предложенного способа п роиз водят следующие опер ации.

Излучают в воде импульс упругих колебаний, например, с помощью излучателя 1, причем эти колебания распространяются как по нормали к поверхности дна, так и в других направлениях.

Принимают с помощью приемника 2 колебания, распространяющиеся и отражающиеся по нормали к поверхности дна в точке, лежащей вблизи точки излучения, с измерением времени распространения отраженной волны t> и коэффициента отражения К,.

Принимают с помощью приемника 3 колебания, распространяющиеся и отражающиеся под некоторым углом к поверхности дна, отличающимся от нормального падения, в точке, отстоящей на некотором расстоянии от первой точки приема, с измерением времени распространения отраженной волны tz и коэффициента отражения Кь.

Измеряют время распространения прямой 4О волны во вторую точку приема t .

Определяют угол падения упругой волны на границу раздела первой и второй сред (вода — дно) и по формуле

4P> + 1 tл сОз — 4

Определяют скорость распространения упругих колебаний в породах дна водоема по формуле

С, 1 Г < +1) < с — 1> где С вЂ” скорость распространения упругой волны в первой среде (например, воде).

Соотношение для скорости распространения упругой волны в породах дна водоема у (С ) получено авторами исходя из известных формул для определения коэффициентов отражения упругих волн от границы раздела «вода — дно» при нормальном падении волн (К,) и под углом, меньшим кри- 65 тического (Кь), а также используя закон

Снеллиуса.

Для определения скорости С не требуется знания кинематических или динамических характеристик упругой волны, распространяющейся или отраженной от подошвы верхнего слоя.

Скорость С в зависимости от требуемой точности вычисляется по известному расстоянию между излучателем и приемником

2 или 3 и соответствующему измеренному времени, либо определяется по таблицам зависимости скорости в воде от солености, температуры и гидростатического давления, либо принимается равной средней величине 1500 м/с (при максимальном отклоне- нии от 1450 до 1550 м/с), либо измеряется специальным прибором.

Соответственно время распространения импульса t по кратчайшему расстоянию между излучателем 1 и приемником 3 может быть непосредственно измерено или вычислено (по известной скорости С и расстоянию 1 — 3) .

Преимущество данного способа состоит в использовании для определения кинематических (времен вступлений волн) и динамических (коэффициентов отражений) зависимостей сигналов (волн), распространяющихся только в первой среде (воде), т. е. приходящих в первых вступлениях, а не сигналов, отраженных или преломленных на подошве второго слоя (грунтов дна).

Это обстоятельство упрощает выделение сигналов и их обработку как по степени сложности применяемых технических средств (ЭВМ), так и по затратам времени.

Формула изобретения

Способ определения скорости распространения упругих волн в породах дна водоема, включающий излучение и прием отраженных от дна и подданных слоев акустических импульсов, а также определение коэффициентов отражения, от л ич а ю щи йс я тем, что, с целью повышения достоверности информации о физических свойствах пород, слагающих дно, регистрируют отраженные импульсы в дополнительной точке, расположенной в одной плоскости с первой точкой приема, определяют угол падения упругой волны на границу раздела «вода— дно» и по полученным данным определяют скорость распространения упругих волн в породах дна водоема, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США М 2952834, кл. 340-15, опублик. 1961.

2. Патент США № 3372369, кл. 340-7, опублик. 1965 (прототип), 811168

Составитель Э. Волконский

Редактор Б. Федотов Техред А. Камышникова Корректоры: Л. Орлова н 3. Тарасова

Заказ 222/13 Изд. № 172 Тираж 749 Подписное

НПО «Поиси» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2