[发明专利]结冰海区海上石油钻井平台冰层下溢油的声波探测方法

权利要求书

1.一种结冰海区海上石油钻井平台冰层下溢油的声波探测方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，布放测量装置

将收发合置换能器(1)置于待测区域下方，收发合置换能器(1)的声轴垂直于待测区域下表面，自海底向海面发射声波信号(4)；

第二步，由增加功率放大器的信号发生器(6)控制收发合置换能器(1)发出的发射声波信号(4)，发射声波信号(4)在水中传播，作用到待测区域后进行反射，反射回来的反射波信号(5)由收发合置换能器(1)接收，并由信号采集器(7)储存信号；

若发射声波信号(4)为x(t)，溢油层(3)下表面的反射波为y₁(t)，溢油层(3)上表面的反射波为y₂(t)，冰层下表面的反射波为y₃ (t)，冰层上表面的反射波为y₄(t)；则接收的反射波信号(5)为y(t)＝y₁(t)+y₂(t)+ y₃ (t)+y₄(t)；

第三步，对收发合置换能器(1)接收到的回波信号进行时频域和时域处理，得到频域结果和时域结果，提取冰层(2)或溢油层(3)下表面的特征信息；

第四步，将接收到的反射波信号(5)与发射声波信号(4)做对比分析；将第三步得到的频域结果用于分析判断冰层下是否存在溢油层(3)，以及溢油层(3)扩散的范围；将第三步得到的时域结果用于分析冰层下溢油层(3)的厚度；具体为：

分析反射波信号(5)y(t)的时域波形，查找时域波形曲线上峰值点的个数，判断待测区域类型，具体为：

如果峰值点个数有2个，则表示待测区域为海水表面；

如果峰值点个数有4个，则表示待测区域为冰层(2)，且冰层(2)下有溢油层(3)；此时，存在溢油层(3)，通过溢油层(3)上下表面反射信号的时间差值，判断溢油层的厚度；

如果峰值点有3个，则表示待测区域仅有冰层(2)或溢油层(3)；需要借助人工目测或其他影像方法判断此处为海冰或是溢油层；

若反射信号存在时域不连续或异常峰值情况，视为数据无效，需重新测量；

第五步，根据第四步的依据判断待测区域是溢油层(3)或是冰层(2)，逐渐排查出溢油层的覆盖区域。

2.根据权利要求1所述的一种结冰海区海上石油钻井平台冰层下溢油的声波探测方法，其特征在于，当存在溢油层(3)，通过溢油层(3)上下表面反射信号的时间差值判断溢油层的厚度，具体为：根据公式S=v_o·T_o计算溢油层(3)的厚度，其中，S表示待测区域的厚度的2倍值，T_o表示溢油层(3)上下表面反射信号的时间差值，v_o表示声波在石油中的声速。

3.根据权利要求1所述的一种结冰海区海上石油钻井平台冰层下溢油的声波探测方法，其特征在于，所述收发合置换能器(1)的发射信号涵盖20kHz-40kHz，40kHz-80kHz，100kHz-200kHz，为CW和LFM脉冲，CW信号的脉宽5个周期。

4.根据权利要求1所述的一种结冰海区海上石油钻井平台冰层下溢油的声波探测方法，其特征在于，所述的发射声波信号(4)为宽带长脉冲信号。