[发明专利]一种深拖分置式脉冲等离子体震源系统

说明书

技术领域

本发明属于地震勘探开发技术领域，具体涉及一种用于海洋地震勘探以及矿藏开发的深拖分置式脉冲等离子体震源系统。

背景技术

电火花震源是最早应用于海洋地震勘探的非炸药震源之一。然而，由于传统电火花震源子波的重复性差，因此电火花震源正逐步被其他震源所替代。近年来，随着大功率半导体开关的问世以及多电极无电弧放电发射阵的应用，脉冲放电震源又重新应用于海洋工程地震勘探技术领域，为了区别于传统的电火花震源，脉冲放电震源又称之为脉冲等离子体震源系统。

脉冲等离子体震源系统主要包括脉冲电源(包括充电单元和脉冲单元)和发射阵。与传统电火花震源相比，脉冲等离子体震源系统具有震源子波重复性好、能量传输效率高、安全可靠、寿命长等优点。脉冲等离子体震源系统多用于海洋工程的地震勘探，根据水深、底质类型、所需地层穿透深度等要求的不同、震源的输出能量可以在几十到数千焦耳之间，穿透深度可达100m～250m，并能达到0.3m～1m的分辨率。

常规的脉冲等离子体震源系统通过将发射阵拖曳置于海面，将脉冲电源放置于船上，用长度为50米至100米的脉冲传输线将两者相连，以进行海洋地震勘探。但由于水深的不同，其勘探分辨率也是不同的。对于深水区(大于500米)，由于传播距离远，第一菲涅耳区半径较大，其实际水平分辨率很难达到1米以下，因而制约了海洋地震勘探的精度。

发明内容

本发明提供了一种深拖分置式脉冲等离子体震源系统，其采用深拖分置技术，可以明显提高震源系统深海勘探的分辨率，甚至达到超高分辨率，并有效地克服了深拖所带来的脉冲传输损耗问题。

一种深拖分置式脉冲等离子体震源系统包括直流充电单元、高压脉冲单元和发射阵。

所述的直流充电单元用于将交流电转换为高压直流电，并对高压脉冲单元进行充电，其置于海面上；

所述的高压脉冲单元用于将直流充电单元提供的高压直流电转换为高压脉冲，并向发射阵放电，其置于海底附近；

所述的直流充电单元与所述的高压脉冲单元通过拖曳传输线相连接；

所述的发射阵用于接收高压脉冲单元的高压脉冲放电，使发射电极附近的海水气化、电离形成高温高压脉冲热等离子体，并产生脉冲压力波，其置于海底附近。

本发明的工作原理是：通过拖曳传输线将直流充电单元与高压脉冲单元相连，通过高压脉冲传输线将高压脉冲单元与发射阵相连并置于深海海底附近，从而组合成深拖分置式脉冲等离子体震源系统。直流充电单元将单项或三相交流电转换为高压直流电，并通过拖曳传输线向高压脉冲单元内的储能电容进行充电，充电完成后，高压脉冲单元内的可控硅开关被触发导通，从而产生高压脉冲并加载到发射阵的电极上，使得发射阵的发射电极附近的海水气化、电离形成高温高压脉冲热等离子体，从而产生脉冲压力波。

优选的技术方案中，所述的拖曳传输线为光电复合传输线，其由单股或多股的高压传输线和信号传输光缆组成，不仅能保证高压电流传输的可靠性，同时又能使所述的高压脉冲单元与外部信号处理设备进行通讯和数据传输，方便工作人员实时监测高压脉冲单元的相关数据信息。

优选的技术方案中，所述的拖曳传输线绕制于电动绞车上，通过电动绞车工作，可方便控制所述的高压脉冲单元与所述的发射阵的拖曳深度，进而调节系统的勘探分辨率。

优选的技术方案中，所述的高压脉冲单元存放于高压仓内，可使高压脉冲单元内部器件免受水压冲击而发生损坏。

优选的技术方案中，所述的发射阵为线阵或方阵。

优选的技术方案中，所述的直流充电单元采用开关电源电路。

优选的技术方案中，所述的深拖分置式脉冲等离子体震源系统的工作频率范围为500Hz至10kHz。

本发明的有益技术效果是：

(1)通过采用深拖技术，将发射阵置于海底附近，可以明显提高震源系统深海勘探的分辨率，甚至达到超高分辨率。

(2)通过将直流充电单元与高压脉冲单元分置(即高压脉冲单元与发射阵合置)，缩短了高压脉冲传输线的长度，从而大大减小了脉冲传输损耗。

(3)通过将拖曳传输线绕制于电动绞车上，使电动绞车工作，可方便控制高压脉冲单元与发射阵的拖曳深度。

(4)使高压脉冲单元通过信号传输光缆与外部信号处理设备进行通讯和数据传输，方便工作人员实时监测高压脉冲单元的相关数据信息。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图。

图2为本发明的系统原理示意图。

具体实施方式