Jagd auf Kohlenwasserstoffe

Ein Slocum-Segelflugzeug von Blue Ocean Monitoring von Teledyne Webb Research, das zur Überwachung des Ozeans eingesetzt wird. (Quelle: Blue Ocean Monitoring)

Die Box für die Kohlenwasserstoffsuche wird um ein neues Werkzeug erweitert - und eine Reihe anderer anthropomorpher und chemischer Signaturen in den Meeren und Ozeanen der Welt. Offshore Engineer berichtet über die Entwicklung unbemannter ferngesteuerter Fernerkundungssysteme für die Überwachung von Sickerwasser, Schall und Lecks.

Seit ihrer Entstehung in den 2000er Jahren haben Ozeangleitersysteme neue Möglichkeiten für die Beobachtung und Überwachung des Ozeans eröffnet. Ihre Fähigkeiten werden kontinuierlich erweitert, unter anderem in der Öl- und Gasexploration und -förderung, von Kohlenwasserstoffsickermessungen und Passivmonitoring-Untersuchungen (PAM) während seismischer Operationen bis hin zur Lecksuche und Überwachung von Ölverschmutzungen. Die Hauptattraktion von Segelfliegern ist ihre Fähigkeit, monatelang auf See zu bleiben und weite Bereiche in abgelegenen Gebieten bis in große Tiefen zu überwachen. Dies liegt daran, dass ihre Antriebsart energieeffizient ist. Es gibt zwei Haupttypen von Segelflugzeugen. Ein Oberflächengleiter erhält seine Energie aus Wellen und wandelt das Schweben in Vorwärtsbewegung um, wobei Flügel oder Lamellen auf einem Schwimmkörper unter Wasser mit dem Oberflächensystem und einem Unterwassersegelflugzeug verbunden werden, wobei die vertikale Bewegung durch Auftriebsänderungen in die horizontale Bewegung mit festen Flügeln umgewandelt wird , erzeugt eine sägezahnförmige Flugbahn durch die Wassersäule. Um die gesammelten Daten zu kommunizieren, werden in der Regel Satelliten- oder Funkkommunikationen verwendet, die es dem Gleitschirm ermöglichen, Daten zu übertragen, Missionsaktualisierungen zu empfangen und die Flugbahn des Gleitschirms zu korrigieren.

Wahrnehmung mit Slocums
Das in Australien ansässige Unternehmen Blue Ocean Monitoring hat seine Erfolge bei der Verwendung von Unterwasserseglern, darunter Slocum Gliders von Teledyne Webb Research, erfolgreich ausgebaut. Das Unternehmen hat sowohl das mit diesen Fahrzeugen mögliche Einsatzspektrum auf Aufgaben wie Bohrfahne als auch die Überwachung von Formationswasser und Maßnahmen zur Reaktion auf Ölunfälle ausgedehnt und bietet betriebliche Einblicke, wie diese durchgeführt werden sollten. Das jüngste Ziel des Unternehmens ist es, mehrere Segelflugzeuge gleichzeitig mit Navigation und Kontrolle von einem unbemannten Oberflächenschiff (USV) aus einzusetzen. Aber dazu später mehr.

Slocum Segelflugzeuge wiegen zwischen 50 und 60 kg, arbeiten bis zu 12 Monate lang und sind von der Nutzlast abhängig. Sie sind leicht genug, um von einer oder zwei Personen über Bord eines Schiffes gesetzt zu werden. Der Slocum G3 Glider kann bis zu 1.000 Meter weit fliegen und bis zu 13.000 Kilometer fahren, abhängig von den verwendeten Batterien und bis zu 2kt. Die Positioniergenauigkeit beim Eintauchen kann durch ein Doppler-Geschwindigkeitsprotokoll (DVL), einen Drucksensor, einen Höhenmesser und Magnetometer unterstützt werden.

In Zusammenarbeit mit dem kanadischen Unternehmen JASCO Applied Sciences hat Blue Ocean 2016 einen Slocum Glider für PAM-Operationen eingesetzt, um die Überwachung von Umwelt und Anthropogenität bei 3D-seismischen Vermessungen in Nordwest-Australien zu unterstützen. Ein mit JASCO-Breitband-Hydrophonen ausgestatteter Gleiter wurde verwendet, um akustische Signale mit niedriger und hoher Frequenz aus dem Meeresleben im Untersuchungsgebiet aufzuzeichnen. Der Schirm war vier Tage lang unterwegs und hatte, je nach Strömung, etwa 30 km / Tag zurückgelegt, bevor er in einem vorher festgelegten PAM-Gebiet simultane Operationen mit dem seismischen Schiff durchführte, weitere neun Tage, sagte Ramsay Lind, General Manager von EMEA, bei Blaues Meer. Der in etwa 200 m Wassertiefe vor Exmouth betriebene Gleiter trug einen CTD-Sensor (Leitfähigkeit, Temperatur und Druck, dh Tiefe) und das Hydrophon, das die Geräusche der seismischen Schüsse aufnahm, die zur Validierung von akustischen Ausbreitungsmodellen für Umwelteinflüsse verwendet wurden die Wirksamkeit von Segelflugplattformen, die in dieser speziellen Anwendung verwendet werden. Das lokale Leben vor Ort war auch von Interesse, da der Schirm Delfine und einen Omura-Wal entdeckte.

Eines der Slocum-Segelflugzeuge von Blue Ocean Monitoring, ausgestattet mit einem Hydrophon. (Quelle: Blue Ocean Monitoring)

Kohlenwasserstoffjagd
Im selben Jahr führte Blue Ocean auch eine spekulative multiklientische geochemische Umfrage durch, bei der Beweise für Untersee-Kohlenwasserstoff-Sicker vor Papua-Neuguinea gesammelt wurden. Für dieses Projekt setzte Blue Ocean einen mit zwei Fluorometern (Wetlabs SeaOWL und Turner C3) ausgestatteten Gleiter ein.

Im Jahr 2017 führte Blue Ocean eine weitere geochemische Umfrage durch, diesmal mit einem umfassenderen Satz von Sensoren - und einem Fokus auf den Ausbau der Kommunikations- und Steuerungsfunktionen. Der Yampi Geochemical Glider Survey, ein eigenfinanziertes Forschungs- und Entwicklungsprojekt im Browse Basin an der Nordwestküste Australiens, sollte ebenfalls Gasfluten aufspüren. Bei dieser Umfrage wurde jedoch die bisher verwendete Methan-Sensing-Technologie verwendet Autonome Unterwasserfahrzeuge (AUV), nicht jedoch Unterwassergleiter. Durch den Einbau eines Franatech-Lasermethansensors konnte die Umfrage detaillierter über die detektierten Kohlenwasserstoffe liefern, sagte Lind. „Die gesammelten Informationen werden durch die genaue Erfassung von Methan zunächst präzisiert, bevor die Methan-Spitzenwerte mit Fluoreszenz verglichen werden Gelöstes organisches Material (FDOM) aus dem Fluorometer. "

Im Rahmen des Projekts wurden außerdem in der Nähe befindliche Kommunikationssysteme und eine adaptive Verwaltung des Segelflugzeugs eingeführt, indem das Segelflugzeug so programmiert wurde, dass es in einem festgelegten Intervall auftaucht und dann über Satellitenkommunikation mit ihm kommuniziert. Dies bedeutete, dass landgestützte Segelflieger in Australien oder den USA (abhängig von der Tageszeit) den Segelflugzeug dazu anleiten konnten, Anomalien zu untersuchen, die in den von ihnen erhaltenen Daten eingehender untersucht wurden. Diese Daten könnten dann verwendet werden, um den Vermessungsplan zu informieren.

Das Projekt konzentrierte sich auf eine bekannte Senke in 200 m Wassertiefe in der Nähe des Öl- und Gasfelds Cornea und dauerte 14 Tage. Die Ergebnisse waren positiv und zeigten im Hintergrund gelöste Methankonzentrationen von 3 bis 4 Volumina pro Million (vpm) sowie ausgeprägte Schwaden mit einer Größe von 30 bis 84 vpm. Die höchste Konzentrationsfahne wurde bei 160 V / min festgestellt, was mit vorhandenen Daten von Geoscience Australia übereinstimmte. Dies wurde von der CSIRO begutachtet.

„Wir waren sehr zufrieden mit den Ergebnissen. Das Gebiet erwies sich als ein gutes Testgelände für das Segelflugzeug und zeigte eine gute Übereinstimmung mit dem aktuellen Verständnis von Geoscience Australia. Dies zeigt, dass die Segelflugplattform mit ihrer mehrfachen Nutzlastfähigkeit und ihrer hohen räumlichen und zeitlichen Auflösung real sein kann Mehrwert, wenn hochgradige Bereiche für die geochemische Sickerprüfung von Interesse sind. “

"Wir streben auch die Verwendung mehrerer Hydrophone an, um neben den Echtzeit-PAM-Verarbeitungsfunktionen eine Richtwirkung zu erreichen", fügte er hinzu. Mit anderen Worten, durch die Verwendung mehrerer Systeme können sie nicht nur Signale im Wasser erkennen, sondern auch mit höherer Genauigkeit sagen, woher sie kommen.

Blue Ocean setzt bereits mehrere Hydrophone auf einzelnen Segelflugzeugen ein, um eine bestimmte Richtung des Tonsignals bestimmen zu können. Es wird davon ausgegangen, dass die Verwendung mehrerer mit Hydrophonen ausgestatteter Gleiter, die mit USBL-Kommunikationssystemen (Ultra-Short-Baseline) verfolgt werden, eine größere Reichweite und eine höhere Genauigkeit für die Berechnung der Schallquellen bietet. Blue Ocean plant, dieses Konzept in diesem Jahr zu testen.

Eine PAM-fähige Segelflugplattform, die von einem kleinen Oberflächenschiff aus eingesetzt wurde. (Quelle: Blue Ocean Monitoring)

Onboard-Verarbeitung einführen
Blue Ocean arbeitet auch daran, das OceanObserver-System von JASCO in seine Segelflugzeuge zu integrieren. Dies würde einige Echtzeitdatenverarbeitung an Bord des Segelflugzeugs ermöglichen. "So wie es aussieht, können während einer PAM-Umfrage etwa 375.000 Proben pro Sekunde auf einem Segelflugzeug aufgezeichnet werden", sagte Lind. "Dies ist eine Menge von Zahlen (und viele Daten, die übertragen werden müssten)." Mit dieser Software kann ein Teil der Verarbeitung an Bord des Segelflugzeugs durchgeführt werden, so dass zum Beispiel Meeressäuger in Echtzeit erkannt werden können. “

Blue Ocean prüft auch, wo es seine Fähigkeiten in der Offshore-Windindustrie, insbesondere im Baubereich, zur Verfügung stellen kann. Es geht darum, an einem Pilotprojekt teilzunehmen, um die Auswirkungen von Rammvorgängen auf das Leben im Meer mithilfe einer dynamischen, ferngesteuerten Plattform zu untersuchen. "Die Ozeane sind ein weitläufiger und weitgehend unerforschter Raum, aber mit diesen Technologien können wir viel mehr lernen, ohne die mit herkömmlichen Vermessungstechniken verbundenen erheblichen Kosten", sagte Lind.