本實(shí)用新型屬水聲測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及一種基于半潛式鉆井平臺(tái)船位儀的實(shí)時(shí)水下聲速測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
半潛式鉆井平臺(tái)船位儀的主要功能是在平臺(tái)鉆井作業(yè)過程中，利用水聲技術(shù)，監(jiān)視平臺(tái)與井口的水平方向相對(duì)位移，為船長(zhǎng)操船提供依據(jù)，在偏移超出人工設(shè)定門限時(shí)可自動(dòng)報(bào)警，避免過大的漂移造成隔水管折斷或井口失控帶來損失。船位儀采用超短基線定位原理，其定位精度取決于水下聲速、基陣孔徑、到達(dá)兩相對(duì)基元的相位差/時(shí)延差等。
聲速是海水介質(zhì)中重要的聲學(xué)參數(shù)，由于不同海域、不同季節(jié)的聲速剖面各不相同，對(duì)聲波在海水中的傳播影響很大。超短基線定位系統(tǒng)要對(duì)水下目標(biāo)進(jìn)行精確定位，必須對(duì)聲速剖面進(jìn)行精確測(cè)量，進(jìn)而通過分層聲速迭代算法進(jìn)行聲線修正，以獲得高精度的定位數(shù)據(jù)。
需要一種基于半潛式鉆井平臺(tái)船位儀的實(shí)時(shí)水下聲速測(cè)量裝置。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型為了解決在半潛式鉆井平臺(tái)上進(jìn)行海水聲速測(cè)量的不便而提出的一種實(shí)時(shí)水下聲速測(cè)量裝置。
根據(jù)第一個(gè)方面，本實(shí)用新型的實(shí)施例提供了一種基于半潛式鉆井平臺(tái)船位儀的實(shí)時(shí)水下聲速測(cè)量裝置，其中，包括：船位儀甲板測(cè)量設(shè)備、超短基線陣、水下應(yīng)答器；船位儀甲板測(cè)量設(shè)備設(shè)置于半潛式鉆井平臺(tái)上方，超短基線陣設(shè)置于半潛式鉆井平臺(tái)底面，水下應(yīng)答器設(shè)置于防噴器。
在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，水下應(yīng)答器被配置為測(cè)量海水溫度，并將溫度數(shù)據(jù)發(fā)送至超短基線陣；超短基線陣被配置為將溫度數(shù)據(jù)傳輸至船位儀甲板測(cè)量設(shè)備；船位儀甲板測(cè)量設(shè)備被配置為根據(jù)溫度數(shù)據(jù)計(jì)算水下應(yīng)答器的深度。
本實(shí)用新型的主要特征為：(1)在應(yīng)答器下放至海底的過程中實(shí)時(shí)測(cè)量不同深度的水溫，適用于海上鉆井平臺(tái)等不便利用自動(dòng)溫深記錄儀或聲速儀測(cè)量的場(chǎng)合，不需專門進(jìn)行海中聲速的測(cè)量；(2)再利用水聲通信技術(shù)將深度-溫度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)調(diào)制發(fā)送到船位儀甲板單元，系統(tǒng)主機(jī)還可以根據(jù)海中聲速計(jì)算公式計(jì)算出該水域的聲速剖面數(shù)據(jù)，并進(jìn)行聲線修正，提高定位精度。
附圖說明
圖1為基于半潛式鉆井平臺(tái)船位儀的實(shí)時(shí)水下聲速測(cè)量裝置工作示意圖。
圖中，1-半潛式鉆井平臺(tái)；2-船位儀甲板測(cè)量設(shè)備；3-超短基線陣；4-水下應(yīng)答器；5-防噴器。
具體實(shí)施方式
以下，根據(jù)附圖和具體實(shí)施例對(duì)于本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明。
圖1為基于半潛式鉆井平臺(tái)船位儀的實(shí)時(shí)水下聲速測(cè)量裝置工作示意圖。如圖1所示，所述基于半潛式鉆井平臺(tái)船位儀的實(shí)時(shí)水下聲速測(cè)量裝置包括：船位儀甲板測(cè)量設(shè)備2、超短基線陣3、水下應(yīng)答器4。船位儀甲板測(cè)量設(shè)備2設(shè)置于半潛式鉆井平臺(tái)1上方，超短基線陣3設(shè)置于半潛式鉆井平臺(tái)1底面，水下應(yīng)答器4設(shè)置于防噴器5。
水下應(yīng)答器4被配置為測(cè)量海水溫度，并將溫度數(shù)據(jù)發(fā)送至超短基線陣3。超短基線陣3被配置為將溫度數(shù)據(jù)傳輸至船位儀甲板測(cè)量設(shè)備2。船位儀甲板測(cè)量設(shè)備2被配置為根據(jù)溫度數(shù)據(jù)計(jì)算水下應(yīng)答器4的深度。
根據(jù)溫度數(shù)據(jù)計(jì)算深度可以使用公式(1)。公式(1)為一種典型的海水中聲速的經(jīng)驗(yàn)公式：
c＝1449.2+4.6t-0.055t2+0.00029t3+(1.34-0.01t)(S-35)+0.016H (1)
式中，t為溫度(℃)；S為鹽度(‰)；H為深度(m)。
在鹽度和聲速已知的情況下，深度為溫度的函數(shù)。
本實(shí)用新型提出一種半潛式鉆井平臺(tái)船位儀的水下聲速實(shí)時(shí)測(cè)量裝置，當(dāng)半潛式鉆井平臺(tái)1就位后開始作業(yè)時(shí)，水下應(yīng)答器4安裝于防噴器5上，隨防噴器5下放到海底，在下放過程中水下應(yīng)答器4實(shí)時(shí)測(cè)量不同深度下的水溫?cái)?shù)據(jù)，并依據(jù)水聲通信協(xié)議將深度-溫度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)調(diào)制發(fā)送出去，由平臺(tái)下部的超短基線陣3接收，并最終由船位儀甲板測(cè)量設(shè)備完成接收水聲信號(hào)的調(diào)理、解調(diào)和信號(hào)處理后，得到深度-溫度數(shù)據(jù)，系統(tǒng)主機(jī)根據(jù)海中聲速計(jì)算公式計(jì)算出該水域的聲速剖面數(shù)據(jù)，利用射線聲學(xué)理論，修正因聲速變化引起的聲線彎曲對(duì)水聲定位帶來的影響，提高系統(tǒng)定位精度。
如上所述，針對(duì)水下聲線彎曲對(duì)半潛式鉆井平臺(tái)船位儀定位精度帶來的影響，考慮到船位儀的實(shí)際使用條件，本實(shí)用新型提出一種水中聲速實(shí)時(shí)測(cè)量裝置，在將應(yīng)答器放到海底的過程中，應(yīng)答器實(shí)時(shí)測(cè)量不同水深的海水溫度，并依據(jù)水聲通信協(xié)議將深度-溫度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)調(diào)制發(fā)送到船位儀甲板單元，船位儀信號(hào)處理機(jī)完成接收水聲信號(hào)的調(diào)理、解調(diào)和信號(hào)處理后，得到深度-溫度數(shù)據(jù)。此外，為了進(jìn)一步提高精度，系統(tǒng)主機(jī)可以根據(jù)海中聲速計(jì)算公式計(jì)算出該水域的聲速剖面數(shù)據(jù)，利用射線聲學(xué)理論，修正因聲速變化引起的聲線彎曲對(duì)水聲定位帶來的影響，提高系統(tǒng)定位精度，對(duì)于提高精度的方法，本實(shí)用新型不做限制。本實(shí)用新型適用于海上鉆井平臺(tái)等不便利用自動(dòng)溫深記錄儀或聲速儀測(cè)量的場(chǎng)合，不需專門進(jìn)行海中聲速的測(cè)量，具有明顯的便利性。
安裝于防噴器上的應(yīng)答器在平臺(tái)作業(yè)防噴器下放至海底的過程中完成海水的溫度-深度測(cè)量，超短基線定位系統(tǒng)的甲板單元通過遙測(cè)得到溫度-深度數(shù)據(jù)用于聲線修正，那么該方案不增加額外的工作量，便利地實(shí)現(xiàn)海水溫度-深度數(shù)據(jù)的獲取和聲線修正。
本實(shí)用新型在鉆井平臺(tái)作業(yè)，防噴器下放至海底的過程中即實(shí)現(xiàn)海水溫度-深度數(shù)據(jù)的水聲遙測(cè)，克服了溫深儀或聲速儀吊放至海底測(cè)量的操作不便和額外的工作量，極大地提高了工作效率。