一種海洋石油勘探聲學(xué)定位超短基線聲陣裝置制造方法
【專利摘要】一種海洋石油勘探聲學(xué)定位超短基線聲陣裝置，屬于海洋地球物理勘探聲學(xué)定位【技術(shù)領(lǐng)域】。發(fā)射換能器和第一接收水聽器、第二接收水聽器、第三接收水聽器、第四接收水聽器固定于吸聲橡膠上，固定的安裝位置組成一個正交十字陣；發(fā)射換能器位于正交十字陣中心，第一接收水聽器、第二接收水聽器、第三接收水聽器、第四接收水聽器位于正交十字陣四個頂點；正交十字陣外圍設(shè)置聲基陣保護欄柵，吸聲橡膠的一端連接聲基陣金屬端蓋。本實用新型可以滿足海上地震勘探作業(yè)中水下設(shè)備高精度、高可靠和高效率定位，而且有助于打破相關(guān)領(lǐng)域國外海洋地震勘探產(chǎn)品和技術(shù)壟斷，提高我國高端海洋物探裝備國產(chǎn)化率，具有重要經(jīng)濟意義和戰(zhàn)略意義。
【專利說明】一種海洋石油勘探聲學(xué)定位超短基線聲陣裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種海洋石油勘探聲學(xué)定位超短基線聲陣裝置，屬于海洋地球物理勘探聲學(xué)定位【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，全球油氣重大發(fā)現(xiàn)50%以上來自于海上，特別是深水領(lǐng)域。因此走向深水既是世界海洋石油發(fā)展趨勢，也是中國海洋石油戰(zhàn)略目標(biāo)所在。深海OBC在放纜過程中，由于不斷運動的海水作用，海底電纜的漂移十分嚴重。當(dāng)電纜到達海底時，其實際位置往往遠遠地偏離了設(shè)計位置，無法滿足高精度地震勘探的要求。為了盡可能地保證海底電纜位置準(zhǔn)確性，因此就需要不 斷地實時監(jiān)控海底電纜在沉放過程中的位置，根據(jù)偏離測線情況調(diào)整放纜船的航向來確保電纜在海底的位置，滿足高精度海洋石油勘探的要求。實時監(jiān)控海底電纜在沉放過程中的位置的最精確高效的方法就是超短基線聲學(xué)定位技術(shù)方法。該技術(shù)方法中最關(guān)鍵的組成部分是聲學(xué)定位超短基線聲陣。一般的超短基線聲陣采用孔徑小于半波長的三元基陣，通過測量各通道間的相位差和目標(biāo)到基陣的斜距來估算目標(biāo)的位置。由于基陣孔徑小，系統(tǒng)的定位精度受限，導(dǎo)致系統(tǒng)在遠距離時定位精度低，達不到高精度勘探定位的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供一種海洋石油勘探聲學(xué)定位超短基線聲陣裝置，引入創(chuàng)新性的聲陣形狀設(shè)計，在保障小尺寸設(shè)計基礎(chǔ)上使聲陣具有足夠的垂直孔徑和水平孔徑，從而保障了大開角，遠斜距上良好的定位精度，并且用于實現(xiàn)電纜在沉放過程中位置的實時監(jiān)控，根據(jù)偏離測線情況調(diào)整放纜船的航向來確保電纜在海底的位置，滿足高精度海洋石油勘探要求。
[0004]一種海洋石油勘探聲學(xué)定位超短基線聲陣裝置，發(fā)射換能器和第一接收水聽器、第二接收水聽器、第三接收水聽器、第四接收水聽器固定于吸聲橡膠上，固定的安裝位置組成一個正交十字陣；發(fā)射換能器位于正交十字陣中心，第一接收水聽器、第二接收水聽器、第三接收水聽器、第四接收水聽器位于正交十字陣四個頂點；正交十字陣外圍設(shè)置聲基陣保護欄柵，吸聲橡膠的一端連接聲基陣金屬端蓋。
[0005]正交十字陣的水平和垂直方向上的中心間距都為23~25cm，正交十字陣水平方向和垂直方向的落差為4~6cm。
[0006]本實用新型的優(yōu)點是引入創(chuàng)新性的聲陣形狀設(shè)計，在保障小尺寸設(shè)計基礎(chǔ)上使聲陣具有足夠的垂直孔徑和水平孔徑，從而保障了大開角，遠斜距上的良好的定位精度。在
1.5km的斜距上，系統(tǒng)可以達到3%倍斜距的定位精度?？梢詫崿F(xiàn)電纜在沉放過程中位置的實時監(jiān)控，根據(jù)偏離測線情況調(diào)整放纜船的航向來確保電纜在海底的位置，為海洋高精度勘探打下良好的基礎(chǔ)。適用于海底電纜實時定位、油氣管道定位與維護、水下機器人導(dǎo)航、水下施工監(jiān)控與定位、水下兵器軌跡的測量及魚雷潛艇軌跡偵查。不但可以滿足海上地震勘探作業(yè)中水下設(shè)備高精度、高可靠和高效率定位，而且有助于打破相關(guān)領(lǐng)域國外海洋地震勘探產(chǎn)品和技術(shù)壟斷，提高我國高端海洋物探裝備國產(chǎn)化率，具有重要經(jīng)濟意義和戰(zhàn)略意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]當(dāng)結(jié)合附圖考慮時，通過參照下面的詳細描述，能夠更完整更好地理解本實用新型以及容易得知其中許多伴隨的優(yōu)點，但此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構(gòu)成本實用新型的一部分，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當(dāng)限定，如圖其中:
[0008]圖1為本實用新型的聲學(xué)定位超短基線聲陣結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
【具體實施方式】
[0010]顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員基于本實用新型的宗旨所做的許多修改和變化屬于本實用新型的保護范圍。
[0011]實施例1:如圖1所示，
[0012]一種海洋石油勘探聲學(xué)定位超短基線聲陣裝置，發(fā)射換能器1、第一接收水聽器
2、第二接收水聽器3、第三接收水聽器4、第四接收水聽器5 ;吸聲橡膠6、聲基陣金屬端蓋7、聲基陣保護欄柵8 ;發(fā)射換能器I和第一接收水聽器2、第二接收水聽器3、第三接收水聽器4、第四接收水聽器5固定于吸聲橡膠6上，固定的安裝位置組成一個正交十字陣；發(fā)射換能器I位于正交十字陣中心，第一接收水聽器2、第二接收水聽器3、第三接收水聽器4、第四接收水聽器5位于正交十字陣四個頂點；正交十字陣外圍設(shè)置聲基陣保護欄柵8，吸聲橡膠6的一端連接聲基陣金屬端蓋7。
[0013]發(fā)射換能器I需要將頻率為22kHz到26kHz之間的電信號轉(zhuǎn)換成聲信號發(fā)射出去，所以發(fā)射換能器采用直徑小于90_的用于發(fā)射的陶瓷球，在發(fā)射頻帶范圍內(nèi)發(fā)射響應(yīng)大于140dB/V，發(fā)射電壓響應(yīng)衰減小于3dB ;發(fā)射換能器水平無指向性，垂直平面180°范圍內(nèi)無指向性。在水深50m、溫度-5°C?+70°C范圍內(nèi)正常工作。按以上要求做好發(fā)射換能器。
[0014]接收水聽器包括第一接收水聽器2、第二接收水聽器3、第三接收水聽器4、第四接收水聽器5 ；
[0015]接收水聽器采用直徑小于50mm的用于接收的陶瓷球，接收頻率為18kHz到22kHz之間，在接收頻帶范圍內(nèi)接收靈敏度大于_195dB,起伏小于±ldB。接收水聽器水平無指向性，垂直平面180°范圍內(nèi)無指向性。在水深50m、溫度-5°C?+70°C范圍內(nèi)正常工作。為了提高系統(tǒng)的測量精度，減小系統(tǒng)測量不確定度，四只接收水聽器在幅度靈敏度和相位靈敏度都需要有良好的一致性。在結(jié)構(gòu)上，需要解決壓電元件與支撐結(jié)構(gòu)間的良好去耦，在元件和結(jié)構(gòu)件之間選用合適的去耦材料，這樣，由電纜以及其他地方傳導(dǎo)來的各種震動，能被有效隔離，保證了靈敏度響應(yīng)的平坦。為了減小對聲場的影響，水聽器金屬結(jié)構(gòu)較小，并且大部分為橡膠包覆。按以上要求做好接收水聽器。
[0016]發(fā)射換能器和4個水聽器固定于吸聲橡膠上，安裝位置組成一個正交十字陣。發(fā)射換能器位于I個正交十字陣中心，水聽器位于正交十字陣四個頂點。水聽器正交十字陣水平和垂直方向上的中心間距都為23?25cm,水聽器正交十字陣水平方向和垂直方向的落差為4?6cm，水聽器正交十字陣應(yīng)保證幾何精度誤差不大于0.1mm，正交性角度誤差小于 0.1 ° ο
[0017]聲基陣金屬端蓋采用鈦合金材料，用于將發(fā)射換能器、接收水聽器及吸聲橡膠和其他外圍設(shè)備相連接。
[0018]聲基陣保護欄柵采用不銹鋼材料，由于聲學(xué)定位超短基線聲陣為船載設(shè)備，容易受到碰撞，所以在其周圍設(shè)置聲基陣保護欄柵進行保護。聲基陣保護欄柵不宜太粗，以防發(fā)射聲信號對接收換能器的性能造成影響。將該聲基陣保護欄柵固定于聲基陣金屬端蓋上。
[0019]水聽器正交十字陣水平和垂直方向上的中心間距都為23?25cm，水聽器正交十字陣水平方向和垂直方向的落差為4?6cm，水聽器正交十字陣應(yīng)保證幾何精度誤差不大于0.1mm,正交性角度誤差小于0.1°。
[0020]所述的超短基線聲陣裝置中的發(fā)射換能器能夠?qū)⒋d發(fā)射裝置中發(fā)出的電信號有效的轉(zhuǎn)換成聲信號發(fā)射出去；在發(fā)射頻帶范圍內(nèi)發(fā)射響應(yīng)大于140dB/V，發(fā)射電壓響應(yīng)衰減小于3dB ；
[0021]所述的超短基線聲陣裝置中的接收換能器能夠接收海底應(yīng)答器發(fā)出的聲信號，并將該聲信號轉(zhuǎn)換成電信號傳送給船載接收裝置。在接收頻帶范圍內(nèi)接收靈敏度大于-195dB，起伏小于±ldB。
[0022]所述的超短基線聲陣裝置中的吸聲橡膠作用是減小聲基陣金屬端蓋因為反射聲信號對接收水聽器影響；
[0023]所述的超短基線聲陣裝置中的聲基陣金屬端蓋采用鈦合金材料，用于將發(fā)射換能器、接收水聽器及吸聲橡膠和其他外圍設(shè)備相連接；
[0024]所述的超短基線聲陣裝置中的聲基陣保護欄柵采用不銹鋼材料，用于保護發(fā)射換能器和接收換能器不被碰撞損壞。聲基陣保護欄柵不宜太粗，以防發(fā)射聲信號對接收換能器的性能造成影響。
[0025]如上所述，對本實用新型的實施例進行了詳細地說明，但是只要實質(zhì)上沒有脫離本實用新型的發(fā)明點及效果可以有很多的變形，這對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。因此，這樣的變形例也全部包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種海洋石油勘探聲學(xué)定位超短基線聲陣裝置，其特征在于發(fā)射換能器和第一接收水聽器、第二接收水聽器、第三接收水聽器、第四接收水聽器固定于吸聲橡膠上，固定的安裝位置組成一個正交十字陣；發(fā)射換能器位于正交十字陣中心，第一接收水聽器、第二接收水聽器、第三接收水聽器、第四接收水聽器位于正交十字陣四個頂點；正交十字陣外圍設(shè)置聲基陣保護欄柵，吸聲橡膠的一端連接聲基陣金屬端蓋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海洋石油勘探聲學(xué)定位超短基線聲陣裝置，其特征在于正交十字陣的水平和垂直方向上的中心間距都為23?25cm，正交十字陣水平方向和垂直方向的落差為4?6cm。
【文檔編號】G01V1/38GK203519842SQ201320602978
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】易昌華, 任文靜, 方守川, 吳紹玉, 何雪梅, 秦學(xué)彬, 曹國發(fā), 樊俊明, 王釵, 張瑞天, 伍運德 申請人:中國石油集團東方地球物理勘探有限責(zé)任公司