[發明專利]一種用于淺海區地震勘探的激震裝置及方法

在審

• 申請號: 201710140098.4
• 申請日: 2017-03-10
• 公開（公告）號: CN107064999A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 汪明元;單治鋼;孫淼軍;狄圣杰;杜文博
• 申請（專利權）人: 中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: G01V1/137
• 分類號: G01V1/137;G01V1/04
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司33100
• 代理人: 劉曉春

技術領域

本發明涉及用于淺海區地震勘探的激震裝置與方法。

背景技術

地震勘探是指利用探測空間范圍內介質彈性和密度的差異，通過觀測和分析人工地震產生的地震波在地下的傳播規律，推斷地下巖層的性質和形態的地球物理勘探方法。地震勘探是鉆探前勘測石油與天然氣資源的重要手段，在煤田和工程地質勘查、區域地質研究和地殼研究等方面，也得到廣泛應用。震源是地震勘查技術的重要組成部分，是產生地震信號的源頭。震源的信號質量與地震勘查效果密切相關，直接決定著海洋地震勘探底層穿透深度和分辨率。

李澈在《灘淺海地震勘探發展現狀研究》文章中指出，目前淺海地區地震勘探的震源主要有炸藥震源、電火花震源以及氣槍震源。炸藥在海水中爆炸時雖產生較好的氣泡效應，但是炸藥震源不安全，生產效率低，雖然專利《炸藥震源源驅動控制裝置及控制方法》（申請號： 201410806723.0）提供了一種炸藥震源源驅動控制裝置，用以提高炸藥震源地震勘探的施工效率，改善地震數據質量，并顯著地降低工作人員的勞動強度，方便地利用現有設備應用炸藥震源源驅動技術，但是崔毅等在《石油地震勘探對海洋生物及海洋環境的影響研究》中指出地震勘探中，炸藥震源產生的沖擊波會對海洋生物有損害甚至致死的效應，并提出海洋地震勘探工作中，炸藥震源會逐步被對海洋生物損害較輕的非炸藥震源所替代，如電火花震源、空氣槍震源等。

裴彥良在文章《海洋工程地震勘探震源及其應用研究》闡述了電火花震源的工作原理，將電極和地極置于海水中，在電極和地極之間瞬間加載幾千至上萬伏的電壓，產生非常強大的電流。但電火花震源較為笨重，操作不靈活，同時在放電的瞬間所產生的強大的電流對工作人員及海洋生物資源都有較大的威脅，震源子波重復性差，隨著技術不斷的進步火花震源逐步被槍震源所替代。

目前氣槍震源的發展已到了十分完善的地步，并逐步改進，如專利《一種氣槍震源》（申請號：201010160248.6）改變了氣槍震源的氣室及梭閥腔體形狀，使氣槍激發后能迅速形成主脈沖，盡可能增大氣槍激發能量，改善氣槍的激發特性。但是其固有的子波頻率譜較低，施工較為困難，并不適合淺海高分別率工程地質調查的需要。

目前可控震源成為淺海地震勘探的一種新型震源，可控震源通過電液伺服系統向地下傳送頻率可控、相位準確的線性或非線性掃頻正弦信號，其信號可實現降頻、等頻、升頻掃描。凌云等在《可控震源在地震勘探中的應用前景與問題分析》文中通過對國際可控震源技術應用和發展趨勢進行分析，認為無論從經濟效益的角度還是環保與安全的角度，可控震源將必然成為未來國內主要的地震勘探震源而得到廣泛應用。

可控震源具有以下特點：（1）所產生的地震信號為已知，頻率、輸出力可人為控制，資料品質可得到改善；（2）效率高，成本低；（3）可通過多次疊加、增長掃頻時間、多臺同步工作的方式累積能量。雖然可控震源具有很多優勢但震源深度不可實時控制。

就目前的技術水平來看，氣槍震源在海洋地震勘探時，存在著以下幾個問題：

①氣槍陣列組合形式較為單一，由于不同氣槍之間的間距為R^1/2，常規的氣槍震源其組合形式較為固定，所觸發地震波信號較為單一，容易在探測深度或探測精度上受限。因此急需一種能夠實現震源激發能量和頻率不同的氣槍陣列組合，使得不同的氣槍口間距可人為控制其增大或減小。

②深度不可控，現有的震源都是通過拖纜的形式放置的，船體靜止時，震源位于下方，通過控制傳輸，拖拽震源，使其的深度發生改變，當自然下垂式，可能由于海流的沖擊使其不能保持穩定的空間位置，其深度值與真實值之間存在較大的差異。急需一種能夠在海下實現遠程控制其空間位置的技術方法與裝置。

③自動化程度較低，使用較笨拙，震源的上升和下降不容易控制，難以準確到達指定的空間位置。工作效率低，不適合小范圍內不同空間位置的多次地震探測試驗。急需一種快速實現不同空間位置定點激發地震波的裝置。

發明內容

本發明首先要解決的技術問題是提供一種用于淺海區地震勘探的激震裝置，其特征是：包括中央控制系統、震源狀態檢測系統、空間位置控制系統和氣槍陣列激震控制系統，其中：

所述空間位置控制系統，包括殼體，殼體外沿設有多個汽輪機（1），通過控制這些汽輪機的運行狀態來維持殼體在水中水平方向上的位置；所述殼體內設置有空氣倉與儲水倉，所述空氣倉與儲水倉內設置有改變其體積或儲水量的調節機構，以改變殼體在垂直方向上的位置；

所述震源狀態檢測系統設置在殼體上，檢測所述殼體所處水環境的水壓、水流信息；