hydrophysicsФундаментальная и прикладная гидрофизикаFundamental and Applied Hydrophysics2073-66732782-5221St. Petersburg Research Center of the Russian Academy of Sciences10.59887/2073-6673.2024.17(1)-8hydrophysics-1304Research ArticleТЕХНИЧЕСКАЯ ГИДРОФИЗИКАTECHNICAL HYDROPHYSICSМетодика расчёта глубины проникновения в грунт при морской сейсморазведкеMethod for determining seabed penetration depth in marine seismic explorationhttps://orcid.org/0000-0002-4785-966XМашошинА. И.MashoshinA. I.

Андрей Иванович Машошин, начальник центра

научно-исследовательский центр

197046; ул. Малая Посадская, д. 30; Санкт-Петербург

197046; 30 Malaya Posadskaya Str.; St Petersburg

aimashoshin@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9441-333XЦветковА. В.TsvetkovA. V.

Антон Валерьевич Цветков, заместитель начальника лаборатории — начальник группы

197046; ул. Малая Посадская, д. 30; Санкт-Петербург

197046; 30 Malaya Posadskaya Str.; St Petersburg

atsvetkov@list.ruАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор»РоссияConcern Central Scientific and Research Institute ‘Elektropribor’, JSCRussian Federation20242104202417195103Copyright © Машошин А.И., Цветков А.В., 20242024Машошин А.И., Цветков А.В.Mashoshin A.I., Tsvetkov A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://hydrophysics.spbrc.ru/jour/article/view/1304

   Приведена упрощённая методика расчёта глубины проникновения в грунт при морской сейсморазведке, разработанная в интересах обоснования технических характеристик элементов подводного робототехнического комплекса, предназначенного для проведения сейсморазведки подо льдом и включающего: комплект автономных необитаемых подводных аппаратов (АНПА), оснащенных геофонами либо короткими сейсмокосами (стримерами) с датчиками-гидрофонами, а также средствами высокоточного позиционирования; подводную доктанцию, обеспечивающую доставку АНПА в район проведения работ, управление ими, а также буксировку низкочастотных гидроакустических излучателей; береговую инфраструктуру для обслуживания АНПА и док-станции. Разработанная методика учитывает давление, создаваемое гидроакустическим излучателем, а также потери энергии зондирующего сигнала вследствие расширения фронта волны, прохождения сигнала в грунт и обратно, пространственного затухания при распространении сигнала в воде и в грунте, отражения от линзы, содержащей нефть либо газ. Приведены примеры расчёта глубины проникновения в грунт для условий мелкого и глубокого морей в зависимости от давления, создаваемого излучателем, буксируемым на глубине 100 м, при использовании приёмной антенны из гидрофонов, сформированной на глубине 100 м, а также приёмной антенны из геофонов, лежащей на дне. Качественно оценена адекватность разработанной методики путём сравнения результатов расчёта с имеющимися экспериментальными данными.

   The paper introduces a straightforward method aimed at determining the depth of penetration into the seabed during marine seismic exploration through bottom sounding. This technique was developed to support the establishment of technical specifications for the components of an underwater robotic complex intended for seismic surveys beneath ice formations. These components include a suite of autonomous underwater vehicles (AUVs) outfitted with either geophones or short streamers equipped with hydrophone sensors, alongside high-precision positioning systems. The complex comprises an underwater docking station responsible for deploying AUVs to the designated work area, managing their operations, and towing low-frequency sound emitters. Moreover, it encompasses coastal infrastructure dedicated to the maintenance of AUVs and the support of the docking station. The developed method considers various factors including the pressure exerted by the sound emitter and the energy dissipation of the probing signal due to wave front expansion, signal transmission into and back from the ground, spatial damping during signal propagation in water and soil, and reflection from oil or gas-containing lenses. Illustrative examples demonstrate the computation of ground penetration depth in shallow and deep waters, contingent upon the pressure exerted by the sound emitter towed at a depth of 100 meters. It also assesses the method’s reliability by comparing the computed outcomes against existing experimental data.

морская сейсморазведкадонное зондированиегидроакустический излучательmarine seismic explorationbottom soundingsound emitterРабота выполнена при поддержке Российского научного фонда (проект 24-19-20001)This work was supported by the Russian Science Foundation (project 24-19-20001)ReferencesЛаверов Н.П., Рослов Ю.В., Лобковский Л.И. и др. Перспективы донной сейсморазведки в Российской Федерации // Арктика: экология и экономика. 2011. № 4. С. 4–13.Laverov N.P., Roslov Yu.V., Lobkovskiy L.I. et al. Prospects of bottom seismic exploration in the Russian Federation. Arctic: Ecology and Economy. 2011, 4, 4–13 (in Russian).Ампилов Ю.П. Сейсморазведка на российском шельфе // Offshore Russia. 2015. № 2 (8). С. 38–45.Ampilov Yu.P. Seismic exploration on the Russian shelf. Offshore Russia. 2015, 2, 8, 38–45 (in Russian).Ампилов Ю.П. Оборудование для морской сейсморазведки: Окно возможностей для импортозамещения // Offshore Russia. 2017. № 3. С. 38–45.Ampilov Yu.P. Equipment for marine seismic exploration: A window of opportunity for import substitution. Offshore Russia. 2017, 3, 38–45 (in Russian).Мак-Куиллин Р., Бекон М., Барклай У. Введение в сейсмическую интерпретацию / Пер. с англ. М.: Недра, 1985. 309 с.Mak-Quillin R., Bacon M., Barclay U. Introduction to seismic interpretation. M., Nedra, 1985. 309 p. (in Russian).Кондратьев О.К. Сейсмические волны в поглощающих средах. М.: Недра, 1986. 174 с.Kondratiev O.K. Seismic waves in absorbing media. M., Nedra, 1986. 174 p. (in Russian).Уайт Дж.Э. Возбуждение и распространение сейсмических волн / Пер. с англ. М.: Недра, 1986. 264 с.White J.E. Excitation and propagation of seismic waves. M., Nedra, 1986. 264 p. (in Russian).Костылев К.А., Зуев В.А. Технология сейсморазведки с использованием ледокольного судна // Труды Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева. 2015. № 1(108). С. 180–190.Kostylev K.A., Zuev V.A. Technology of seismic exploration using an icebreaker vessel. Proceedings R.E. Alekseev Nizhegorodskiy State Technical University. 2015, 1, 108, 180–190 (in Russian).Amundsen L., Landro M. Seismic imaging technology. Part IV // GEOExPro. 2008. Vol. 5, N 5.Amundsen L., Landro M. Seismic imaging technology. Part IV. GEOExPro. 2008, 5, 5.Pleskach M. WiMUST — A fleet of AUVs for Seismic. URL: https://www.hydro-international.com/content/article/wimust-a-fleet-of-auvs-for-seismic-surveys (дата обращения: 14. 02. 2023).Pleskach M. WiMUST-a fleet of AUVs for Seismic. URL: https://www.hydro-international.com/content/article/wimust-a-fleet-of-auvs-for-seismic-surveys (date of access: 14. 02. 2023).WiMUST. Widely Scalable Mobile Underwater Sonar Technology. URL: wimust.isme.unige.it (дата обращения: 14. 02. 2023).WiMUST. Widely Scalable Mobile Underwater Sonar Technology URL: wimust.isme.unige.it (date of access: 14. 02. 2023).Торопов Е.Е., Гинтовт А.Р., Семёнов В.Б., Машошин А.И., Пашкевич И.В. Робототехнический комплекс для сейсморазведки углеводородов подо льдом // Труды 13-й Международной конференции и выставки по освоению ресурсов нефти и газа российской Арктики и континентального шельфа стран СНГ «RAO/CIS OFFSHORE», Санкт-Петербург, 12–15 сентября 2017.Toropov E.E., Gintovt A.R., Semenov V.B., Mashoshin A.I., Pashkevich I.V. A robotic complex for seismic exploration of hydrocarbons under ice // Proceedings of the 13<sup>th</sup> International Conference and Exhibition on the Development of oil and Gas resources of the Russian Arctic and the Continental shelf of the CIS countries “RAO/CIS OFFSHORE”. St. Petersburg, 12–15 January 2017 (in Russian).Урик Р. Дж. Основы гидроакустики. Л.: Судостроение, 1978. 445 с.Urick R.J. Principles of underwater sound. McGraw-Hill, 1975. 445 p.Ржевкин С.Н. Курс лекций по теории звука. М.: Изд-во Московского университета, 1960. 337 с.Rzhevkin S.N. A course of lectures on the sound theory. Moscow, Moscow State University. 1960, 337 p. (in Russian).Акустика дна океана / Ред. Куперман У., Енсен Ф.М.: Мир, 1984. 456 с.Acoustics of the ocean floor. Eds. Kuperman U., Yensen F. Moscow, Mir, 1984, 456 p. (in Russian).Акустика океана / Под ред. Л.М. Бреховских. М.: Наука, 1974. 694 с.Ocean acoustics / Ed. by Brehovskih L.M. M., Nauka, 1974. 694 p. (in Russian).Шерифф Р., Гелдарт Л. Сейсморазведка : В 2 т. / Р. Шерифф, Л. Гелдарт; Пер. с англ. под ред. А.В. Калинина. М.: Мир, 1987.Shriff R.E., Geldart L.P. Exploration seismology. 2 volumes / R. Sheriff, L. Gerald. Moscow, Mir, 1987. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.