[发明专利]一种三维原位实时海底沉积物声学断面扫描装置

说明书

本发明公开了一种三维原位实时海底沉积物声学断面扫描装置，属于海洋地质探测领域。本发明包括支撑框架，所述支撑框架上设有水声通讯器、控制单元、声学信号发射采集单元和贯入系统，所述贯入系统上设有若干声学探杆；每个所述声学探杆纵向上至少设置若干纵波换能器或至少设置若干横波换能器；其中一个纵波换能器作为发射换能器，其他声学探杆中的纵波换能器作为接收换能器；或者其中一个横波换能器作为发射换能器，其他声学探杆中的横波换能器作为接收换能器；各纵波换能器或横波换能器均与声学信号发射采集单元通信连接。本发明可以实时获取海底沉积物三维纵波和横波特性；从而通过水合物饱和度与弹性波速的关系反演得到测量区域沉积物中天然气水合物的饱和度。

技术领域

本发明涉及海洋地质探测领域，特别涉及一种三维原位实时海底沉积物声学断面扫描装置。

背景技术

天然气水合物是一种极具潜力的能量资源。目前地球物理勘探仍是水合物勘探和资源评价的重要手段，通过高分辨率地震调查技术获取的储层弹性波速度等参数可以应用于水合物饱和度与弹性波速度关系模型的建立，以期根据地震波速度准确预测沉积物中是否含有水合物，或估算沉积物中水合物的饱和度，从而完成对储层资源量的评估。

由于缺乏实测水合物饱和度与原位声波速度之间的数据，且不同区域对同一模型的实用性不同，无法完成水合物饱和度与原位声波速度的数据获取、模型的建立与验证等工作。

目前，含水合物沉积物的弹性波速测量多局限于实验室内进行。而海底沉积物原位声学测量设备只能测量浅层沉积物中某一深度一维沉积物的纵波特性，且多采用自容式测量或带缆测量的测量方法。

针对目前海底沉积物原位声学测量设备无法测量深层沉积物、无法同时测量沉积物三维声学性质，无法同时测量海底沉积物的纵波和横波特性，无法及时获取数据等特点。

基于以上现状，开发一种三维原位实时海底沉积物声学断面扫描装置具有重要的现实意义。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，解决现有技术中海底沉积物测量深度单一、测量路径单一、探杆贯入深度小、只能原位测量纵波、数据无法及时获取、无法长期测量的问题，本发明提供了一种三维原位实时海底沉积物声学断面扫描装置。

本发明的技术方案为：

一种三维原位实时海底沉积物声学断面扫描装置，包括支撑框架，所述支撑框架上设有水声通讯器、控制单元、声学信号发射采集单元和贯入系统，所述贯入系统上设有若干声学探杆；每个所述声学探杆纵向上至少设置若干纵波换能器或至少设置若干横波换能器；其中一个纵波换能器作为发射换能器，其他声学探杆中的纵波换能器作为接收换能器；或者其中一个横波换能器作为发射换能器，其他声学探杆中的横波换能器作为接收换能器；各纵波换能器或横波换能器均与声学信号发射采集单元通信连接。

本发明的海底沉积物声学断面扫描装置中设有多根声学探杆、各声学探杆中设置多个换能器，贯入系统用于将声学探杆贯入海底沉积物中，不同声学探杆测量不同坐标位置的数据，而同一声学探杆中不同深度的换能器可以测量同一水平坐标位置不同深度的数据，因此可以实现海底沉积物的三维扫描测量，从而获得海底沉积物三维的纵波特性和横波特性；从而通过水合物饱和度与弹性波速的关系反演得到水合物饱和度。

为了获取更多深度位置海底沉积物的声学特性，声学探杆的高度设置为2～10米，声学探杆中各换能器可以均匀分布，也可随机布置。

作为优选方案，所述贯入系统上设有至少六根声学探杆；每根所述声学探杆纵向上至少设置六个纵波换能器或至少设置六个横波换能器。该设置是为了更好的实现三维扫描，数量过少的话，获取的数据不够充足。

作为优选方案，所述贯入系统上设有六根声学探杆；每根所述声学探杆纵向上设置六个纵波换能器或设置六个横波换能器。