2023-02-06 17:54:36, 物探部 广州欧美大地仪器科技有限公司
大西洋海岸离岸风电项目测试
P-S悬挂测井和SCPT(地震静力触探测试)是海上风电勘察中最常使用的两种方法,Robertson Geo(RG)的地质工程师在大西洋海岸离岸风电项目中,采用两种方法对16个项目做了测试对比,比较两种方法的优缺点及适用条件,为海上风电勘察方法的选用提供了重要参考。
No.1
项目情况
大西洋海岸海上风电公司是壳牌新能源公司和EDF可再生能源公司的合资企业,其租赁区有潜力为大西洋中部海岸的居民生产2500兆瓦的清洁可再生能源,可以为近100万户家庭供电。
海洋调查和浮标部署已于2020年开始,预计将在2026年之前并网供电。
Robertson Geo(RG)派出地质工程师在Geoquip Marine的钻井船“Saentis”上,采用RG生产制造的PS Logger®和2000m船用绞车系统,对钻孔进行了地震波CPT测试和PS测井,目标深度为80m。该地点位于新泽西风能区内的美国外大陆架,距离新泽西海岸10至20英里,位于大西洋城和巴尼加特莱特之间,战略位置优越,可为新泽西和纽约提供能源。
Robertson Geo的工程师经过专门的基本海上安全入门和应急、急救和船舶转移等培训,具备在这种环境下工作的能力。
16个对比项目
浅层土壤的调查
深层土壤调查
在松散沉积物中进行测试
在致密/坚硬土壤中进行试验
钻孔直径
受船舶/海洋环境噪声影响
受天气影响
与土壤介质耦合
P波和S波识取
测试深度精度
间隔测量
间隔测量的灵活性/调整
从震源到接收器的距离精度
钻孔倾角(用于确定测试的真实深度)
必要的额外工作
后期处理过程中数据的可访问性
RG P-S悬挂探头(PS Logger®)
Geomil MANTA-200海床式静力触探设备
No.2
测试对比
P-S悬挂测井
VS
地震静力触探测试
浅层土壤的调查
差:通常无法在有坍塌风险的情况下从钻孔中移除所有套管。顶部5至10米通常无法测试。
好:靠近震源通常会低信噪比(SNR)。最浅的位置有时会受到井下模式中的噪声以及其他类型地震波干扰的影响
深层土壤调查
好:深度不是问题—震源和接收器总是相同的距离。
差:超过30米时。信噪比可能会降低,导致无法准确拾取到达信号。这取决于土体条件。
在松散沉积物中进行测试
差:必须确保井壁稳定性,否则可能会卡住探头。
好:两种模式都是。由于测试需要将工具穿透土壤沉积物,钻孔稳定性问题影响不大。
在致密/坚硬土壤中进行试验
好:仅限于钻孔设备穿透土壤或岩石的能力。
差:除非在最浅几米处,否则井下和海床模式都很难充分穿透非常密实的砂层。很高的锥尖阻力会阻止贯入,导致无法嵌入单个检波器阵列。
钻孔直径
好:在小直径的钻孔(直径100至200mm)中,钻孔越宽,质量越差:海上钻孔通常较宽,尤其是在较浅的深度颗粒状沉积物可能发生冲刷而扩径。
井下模式–好:这不是一个重要的因素,因为第一个SCPT工具被推到了最前面。
海床模式–好:不需考虑该问题。
受船舶/海洋环境噪声影响
好:当深入钻孔时。波的频率很高,这使得它们更容易与背景噪声区分开来。
差:由于工具被拉得更高、更靠近套管钻头,信噪比可能会降低。
井下模式–从好到差:可能会受到钻柱下传噪声的严重影响,尤其是在恶劣天气下,当船舶推进器可能工作费力且钻柱可能与海床相互碰撞时。
海床模式–好:由于缺乏与船舶的硬连接,受影响较小。还取决于海床相对于船舶推进器的位置。船舶和海床的特定系统。
受天气影响
从好到差:P-S测井是在钻孔刚结束时进行的。有时这可能是:适合的良好天气即将过去,导致完成工程的时间压力。
好:除了本表中确定的噪音问题,不受天气影响。在正常操作之外增加测试时间可能会延长调查地点的施工时间,从而导致完成工程的时间压力。
与土壤介质耦合
差:尽管本方法并不特别要求良好的土壤耦合性。但井壁上的泥饼未形成或不太明显时,可能会发现更清晰的波形。
好:与待测土壤直接接触的SCPT检波器/加速计。推入式工具会对围岩产生最小的扰动。
P波和S波识取
好:P波和S波在可用设备上都是标准的
好:对于位于其自身海床上的震源,其大小足以容纳左右剪切和垂直压缩震源设备。
差:用于位于PCPT或钻井海床上的震源。这些设备通常仅用于室内剪切设备。
测试深度精度
好:1次测量,以在测试开始时测定泥岩作为基准,然后使用机械操作的绞车,配备电子深度编码器,用于记录测试深度,因此测试/间隔深度的可信度很高。
井下模式–从好到差:由于不同的潮汐/钻柱长度不准确/船舶上下浮动,可能会导致深度偏移。
海床模式–良好:深度编码器精确测量工具的穿透。
间隔测量
好:真正的间隔。上下接收器保持恒定的分离。
好:如果使用双检波器阵列,则为真实间隔。
好:如果使用单个阵列,则为伪间隔,但在井下模式下,只有在一次推动SCPT工具期间进行向上和向下测试时,测试间隔才真正有效且合理。包括在两次放炮之间钻取的间隔可能会导致速度测量不准确。
间隔测量的灵活性/调整
差:需重新设置的接收器之间的距离。
差:如果使用双检波器阵列。
好:如果使用单检波器阵列。
从震源到接收器的距离精度
好:接收器与震源保持恒定的距离。
好:海床上的震源水平距离是已知的。
从好到差:对于独立部署在海床的震源来说,较差的水平偏移补偿是已知的,也是合理而准确的。对地震波实际来源的评估并不总是那么重要。震源和海床之间的良好耦合对于产生强地震波至关重要。
垂直距离:根据测试深度精度注释。
钻孔倾角(用于确定测试的真实深度)
差:无法确定钻孔的垂直度。然而,震源和接收器之间的距离是固定的。
井下模式-差:无法确定钻孔的垂直度,即使每个SCPT包含倾角数据,也无法确定测试间隔之间钻孔的倾角。
海床模式-好:在处理过程中,可以对整个推力进行倾斜测量,并调整真实深度。
必要的额外工作
差:可能要求在钻孔底部钻一个“鼠洞”,以便将震源降低到允许在钻孔底部开始最低测试间隔的位置。需要在钻井平台的适当位置安装机械绞车,以允许工具自由进出。
好:对于安装在海床上的震源,设备的进场几乎不需要额外的时间或资源。
可接受:对于独立部署在海床的震源,如果方向/偏移不可接受,则需要重新定位。
后期处理过程中数据的可访问性
差:制造商的专有软件往往过期。所有审查和处理仅限于软件的功能,不容易以易于使用的格式导出。
好:数据通常有多种可识别的格式,如有必要,可以在excel中进行初始检查。专有但商业上易于获得的软件(SPAS和SC3 Rav)可用于质量控制和后处理数据。只有一些较旧的设备不适合进行完整的数据分析和解释。
No.3
总结
通过对比,我们发现,PS悬挂测井和SCPT这两种技术是海上风电勘察中最常使用的两种方法,这两种方法各有优缺点,各有适用条件。最佳的使用方式就是两种方法相结合,相互补充,以获取最准确的勘察结果,为海上风电的设计提供精确的参考依据,降低海上风电场的建设成本。
RG P-S悬挂探头(PS Logger®)
Geomil MANTA-200海床式静力触探设备
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