[發(fā)明專利]一種海洋可控電磁發(fā)射裝置及其控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610150722.4
• 申請(qǐng)日: 2016-03-16
• 公開（公告）號(hào): CN105680703A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張一鳴;丁建智;任喜國;張心波;宋紅喜;付強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M5/458
• 分類號(hào): H02M5/458
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 李相雨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于海洋電磁勘探技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種海洋可控電磁 發(fā)射裝置及其控制方法。

背景技術(shù)

全球海洋油氣資源非常豐富，近年來發(fā)現(xiàn)的大型油田中，海洋領(lǐng) 域約占60％，但是海洋油氣勘探技術(shù)還處于初期階段。海洋油氣勘探 技術(shù)主要有海洋地球化學(xué)勘探、海洋拖纜地震勘探、四維勘探、海洋 可控源電磁法以及微生物勘探技術(shù)，海洋油氣勘探開發(fā)技術(shù)向深海技 術(shù)發(fā)展是必然趨勢(shì)，其中，海洋可控源電磁法以其對(duì)海底高阻薄層的 良好分辨能力和相對(duì)低廉的勘探成本日益成為海底深水油氣資源探測(cè) 的重要方法。

海洋可控源電磁法采用靠近海底的發(fā)射源發(fā)射人工脈沖電流和置 于海底的陣列電磁接收器接收來自海底地層的電磁場信號(hào)。低頻人工 脈沖電流產(chǎn)生的電磁信號(hào)向海水和飽含水的海底地層中傳播，海底地 層電阻率比海水電阻率要高，因此經(jīng)海底地層傳播的電磁波比經(jīng)海水 面?zhèn)鞑サ碾姶挪ㄋ俣纫臁⒛芰克p快。當(dāng)發(fā)射源和接收器距離與高 阻儲(chǔ)層埋深相當(dāng)或稍大時(shí)，由含油氣高阻層反射回海底接收器的電磁 波能量將超過直達(dá)接收器的電磁波能量，同時(shí)也超過經(jīng)空氣界面反射 和折射的電磁波能量，占據(jù)主導(dǎo)地位；如果海底地層中沒有高阻油氣 層，則經(jīng)海底地層反射和折射的電磁波能量就很微弱甚至沒有。通過 對(duì)接收電磁場信號(hào)的反演解釋得到地下地層的電阻率分布，借助電阻 率與儲(chǔ)層含油氣飽和度的密切關(guān)系，直接用于探測(cè)海底地層中油氣層 的位置和規(guī)模。

其中，海洋可控電磁發(fā)射源是海洋可控源電磁法中產(chǎn)生人工脈沖 電流的裝置，依據(jù)其工作原理，人工脈沖電流的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，對(duì)勘 探結(jié)果的可信度和精確度具有決定作用。因此，設(shè)計(jì)一種輸出人工脈 沖電流強(qiáng)度高、抗干擾性強(qiáng)、瞬態(tài)響應(yīng)快的海洋可控電磁發(fā)射源是海 洋可控源電磁法實(shí)施的基礎(chǔ)。

目前，現(xiàn)有的海洋可控電磁發(fā)射方法主要有兩種：第一種是發(fā)射 源采用小于400V的單相或三相電源，由于輸入電壓等級(jí)較低，若使用 一到兩千米電纜將電能傳輸?shù)浇咏５孜恢茫€路損耗較高，電能的 利用率較低，難以實(shí)現(xiàn)輸出大電流、高功率海洋可控電磁發(fā)射。為了 解決這個(gè)問題，在電磁勘探實(shí)施時(shí)，電磁發(fā)射源被放置在船體上，發(fā) 射源的輸出電纜被船拖拽懸浮在海中，向海中發(fā)射。但是這種發(fā)射方 案，使勘探范圍和深度受到了限制，設(shè)計(jì)發(fā)射功率受到限制。第二種 是發(fā)射源采用直流輸電，可以將電能以直流形式傳輸?shù)浇咏５椎陌l(fā) 射源，可以提高發(fā)射源的范圍和測(cè)深，但是由于現(xiàn)有器件的限制，所 設(shè)計(jì)的發(fā)射功率不高。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提出一種海洋可控電磁發(fā)射裝 置及其控制方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在由于現(xiàn)有器件的限制，發(fā)射源 發(fā)射功率不高的問題。

為此目的，第一方面，本發(fā)明提供一種海洋可控電磁發(fā)射裝置， 包括：船上裝置和水下發(fā)射源；

所述船上裝置包括船上電源，所述船上電源與所述水下發(fā)射源連 接，向所述水下發(fā)射源發(fā)送大于1000V的單相工頻或中頻交流電；

所述水下發(fā)射源接收所述大于1000V的單相工頻或中頻交流電， 并將所述大于1000V的單相工頻或中頻交流電轉(zhuǎn)換為大功率低頻低壓 交流電，發(fā)射頻率可控的雙極性脈沖電流。

其中，所述船上裝置還包括船上發(fā)射源控制臺(tái)；

所述船上發(fā)射源控制臺(tái)與所述水下發(fā)射源連接，實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制 所述水下發(fā)射源的發(fā)射狀態(tài)。

其中，所述水下發(fā)射源，包括：整流電路、組合式半橋電路、LC 濾波器和發(fā)射電路；

所述整流電路輸入端與所述船上電源連接，將接收到的所述大于 1000V的單相工頻或中頻交流電轉(zhuǎn)換為高壓直流電；

所述組合式半橋電路中的各半橋電路的輸入端串聯(lián)，且與所述整 流電路輸出端連接；所述組合式半橋電路中的各半橋電路的輸出端并 聯(lián)后與所述LC濾波器輸入端連接；實(shí)現(xiàn)所述高壓直流電轉(zhuǎn)換為低壓直 流電；

所述發(fā)射電路輸入端與所述LC濾波器輸出端連接；所述發(fā)射電路 根據(jù)所述低壓直流電得到大功率低頻低壓交流電，發(fā)射頻率可控的雙 極性脈沖電流。

其中，所述組合式半橋電路包括主模塊電路和從模塊電路；

所述主模塊電路為所述組合式半橋電路中的任意一路半橋電路；

所述從模塊電路為所述組合式半橋電路中除主模塊電路之外的半 橋電路。

其中，所述裝置還包括控制器；