[實用新型]一種分布式海洋電法測量裝置

有效

• 申請號: 201420342017.0
• 申請日: 2014-06-25
• 公開（公告）號: CN203930089U
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 鄭彥鵬;吳偉;李志華;李先鋒;曾信
• 申請（專利權）人: 國家海洋局第一海洋研究所;中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G01V3/165
• 分類號: G01V3/165
• 代理公司: 青島海昊知識產權事務所有限公司 37201
• 代理人: 王鐸

技術領域

本實用新型涉及一種海洋電法測量裝置，尤其是涉及一種海洋電法勘探中采用分布式的多通道同步采集數據的測量裝置。

背景技術

從1987年開始，俄羅斯地質部門在海洋開展了直流電法勘探石油和硫化物礦產的工作，設計了幾種最新的拖曳系統，可提供自然電位法（SP）和直流電阻率法（DC）測量。日本從1984年開始，開展了幾項海洋電磁法（EM）試驗，其中最大的一次是在Izu-Bonin弧進行的，從1986年到1992年，每年都圍繞北西太平洋一個典型的島弧系統進行海底EM觀測，包括海底磁測(OBM)17點，海底電測(OBE)4點。Woods Hole海洋研究所，也是在這方面工作較多的機構。比如在新澤西海灣流(Gulf Stream)下布置4臺OBE工作了一年，用電流計和回聲儀同時進行電場和海洋測量（1993年）；設計了一套新的淺水EM裝置，可以1Hz采樣率記錄電場水平分量、磁場矢量的變化、壓力、溫度和2傾斜分量等。Scripps海洋研究所、多倫多大學太平洋地球科學中心、劍橋大學一直致力于研究海洋可控源電磁法（CSEM），大約從80年代開始直到現在，研究CSEM的正、反演理論，設計用于海底探測的儀器，開展海底的試驗。

上世紀90年代以來，中國地質大學、中南工業大學、長春科技大學、同濟大學、浙江石油勘探處等單位加入海洋電磁研究的行列，包括大地電磁（MT）等方法，在灘海、近海地區進行了研究工作及在湖區進行了試驗研究。但從總體上看，整體工作量并不很大，且都處在實驗研究階段。國內有些機構研制出了實驗樣機，比如國家海洋局第一海洋研究所與中國地質大學（武漢）合作，研制出了一套海洋雙頻激電電法探測系統，但是離生產性(或商業性)使用階段還有一段距離，主要存在以下問題：首先，多個通道采集的信號都在一根長接收電纜內傳輸，而電纜的芯數和直徑有一定限制，致使數據采集的通道數量受到限制。通道數量少則無法提高電法探測的分辨率，通道數量多又會給電纜的制造加工等提高難度。并且單根電纜太粗太長，在海洋拖曳作業與運輸過程中難免會受到損壞，一旦損壞，其維修時間長且費用昂貴，給作業測量工作帶來巨大的風險。其次，電纜一旦制造加工完成，則會有固定的數據采集通道數量與電極距，將大大限制電法測量的應用范圍和減小儀器靈活性。

發明內容

為了克服現有的海洋電法測量裝置存在單根長接收電纜限制采集通道數量及損壞不易維修和測量通道數量與接收電極距無法改變的不足，本實用新型的目的是提供一種分布式的海洋電法測量裝置，該裝置不僅能解決單根長接收電纜和數據采集通道數量間相互制約的問題，而且能方便地增減數據采集的通道數量和接收電極極距，并且電纜損壞時易于更換。

本實用新型的技術方案所依據的原理如下：

在地表任意兩點A、B供電建立電場，然后在任意兩點用測量電極M、N測定電位差。根據點電源電場的電位公式得到M、N兩點的電位為：

（1）

（2）

其中ρ為大地電阻率，I為供電電流強度，U為M、N點的測量電位，AM、BM、AN、BN分別為電極間距。A、B在MN間產生的電位差為：

（3）

由（3）式得均勻大地電阻率的計算公式為：

（4）

其中定義為電極裝置系數。

本實用新型的分布式海洋電法測量裝置，包括發電機、海洋電法發送機、發送電極、一個數據采集總節點與多個數據采集子節點、PC上位機及其軟件和連接于總結點與各子節點之間的電纜，所述每個數據采集子節點包括用于防水密封節點的密封艙和接收電極，發電機連接海洋電法發送機向其輸入電能，通過PC上位機調節和控制海洋電法發送機產生并發送的電壓、電流和頻率，通過發送電極發送，PC上位機軟件向接收總結點發送命令，接收總結點控制多個數據采集子節點同步采集來自接收電極的電信號，通過電纜向PC上位機軟件傳回采集的數字電信號。海洋電法發送機產生并發送的電壓、電流和頻率有不同的組合，可以通過PC上位機軟件調節和控制；接收總結點不參與數據采集工作，只起到協調器的作用，在PC機數據采集顯示與控制軟件的命令下管理系統中各數據采集子節點的正常工作。