[發明專利]一種水土界面識別方法及裝置

在審

• 申請號: 202210113130.0
• 申請日: 2022-01-29
• 公開（公告）號: CN114441535A
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 張民生;王超群;馬昆;丁肖丹
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;G01S7/48;G01S17/88
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 李林

本發明公開了一種水土界面識別方法及裝置，其屬于海洋勘探技術領域，水土界面識別方法包括：在觸探組件的探頭上連接光源發射器和光源采集器；當觸探組件在海水中做自由落體運動時，光源發射器不斷向海水中發射光信號，通過海水中的顆粒物反射，光源采集器能夠接收到光信號；當探頭貫入沉積物后，光源采集器和光源發射器兩者中的至少一個貫入沉積物中，此時，光源采集器未接收到光信號；控制器根據光源采集器輸出的數據，判斷光源采集器和/或光源發射器到達水土界面。通過光源發射器和光源采集器的配合，能夠精確識別水土界面，進而便于后續準確測量探桿的貫入深度。

技術領域

本發明涉及海洋勘探技術領域，尤其涉及一種水土界面識別方法及裝置。

背景技術

近年來，隨著我國對油氣資源勘探開發力度日益增強，海底工程建設不斷增加。在海洋工程建設中，需對場地進行勘查。在常規海洋勘察過程中，比較常用的是原位測試技術，包括靜力觸探和動力觸探，動力觸探能夠實現快速、準確、高效地測定沉積物參數，與傳統的靜力觸探相比，動力觸探技術具有結構輕便、操作方法簡單及經濟性好等優點。

動力觸探方法，采用動力觸探儀，依靠其在自由下落過程中獲得的動能，以一定的初始速度接觸海床表面，然后在阻力作用下，速度逐漸降低直至為0。在動力觸探儀貫入土體的過程中，動力觸探儀上安裝的傳感器可量測錐尖阻力和側摩阻力。

對于強度高的硬土來說，可以通過錐尖阻力和側摩阻力的驟升來識別水土界面，從阻力驟升開始到速度降低為0這段時間動力觸探儀的位移即為貫入深度。但是對于極度松軟的表層沉積物，當動力觸探儀剛接觸沉積物時，錐尖阻力與側摩阻力變化不明顯，由于測量錐尖阻力與側摩阻力的傳感器量程較大，無法在數據上精確顯示出來，因此在貫入過程中無法精確識別水土界面，從而導致不能準確判斷探桿入土時間，進而導致探桿的貫入深度測量不可靠。

發明內容

本發明的目的在于提供一種水土界面識別方法及裝置，以解決現有技術中存在的對于極度松軟的表層沉積物，不能準確識別水土界面的技術問題。

如上構思，本發明所采用的技術方案是：

一種水土界面識別方法，包括：

S1、在觸探組件的探頭上連接光源發射器和光源采集器；

S2、當觸探組件在海水中做自由落體運動時，光源發射器不斷向海水中發射光信號，通過海水中的顆粒物反射，光源采集器能夠接收到光信號；

S3、當探頭貫入沉積物后，光源采集器和光源發射器兩者中的至少一個貫入沉積物中，此時，光源采集器未接收到光信號；控制器根據光源采集器輸出的數據，判斷光源采集器和/或光源發射器到達水土界面。

其中，還包括：

S4、隨著貫入深度增加，觸探組件在沉積物中靜止；

S5、控制器根據觸探參數和光源采集器輸出的數據，通過計算獲得貫入深度S。

其中，還包括：

在步驟S1中，獲得光源發射器到探頭的錐尖的軸向距離為L₁和光源采集器到探頭的錐尖的軸向距離為L₂，取L₁和L₂兩者中的較小者作為L；

在步驟S2中，在觸探組件做自由落體運動開始時，記錄時間為0；在觸探組件做自由落體運動的過程中，獲得觸探組件的加速度隨時間的變化量a(t)；

在步驟S3中，在光源采集器貫入沉積物的瞬間，記錄時間為t₁；

在步驟S4中，在觸探組件靜止的瞬間，記錄時間為t₂；

在步驟S5中，根據公式計算貫入深度S。