[發明專利]一種基于電暈放電的高效率電火花震源系統及設置方法

有效

• 申請號: 202010903747.3
• 申請日: 2020-09-01
• 公開（公告）號: CN112180432B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 鄭江龍;江敏;謝晉興;黃逸凡
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: G01V1/157
• 分類號: G01V1/157;G01V1/04
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 朱偉軍

本發明屬于地震勘探震源研發領域，涉及一種基于電暈放電的高效率電火花震源系統及設置方法。一種基于電暈放電的高效率電火花震源系統，包括若干放電模塊；所述放電模塊包括若干儲能電容器和放電電極，若干儲能電容器分別經由若干電極進行放電，放電電極根據放電能量從大到小依次放電，各個電極放電的延遲時間主要由各自的氣泡周期決定，電極間距由最大氣泡半徑決定。水中電暈放電產生的第一氣泡脈沖比初始脈沖的能量更強，通過不同放電能量的電極組合使得第一氣泡脈沖疊加，利用能量更強的氣泡脈沖進行地震勘探，達到提高震源工作效率的目的。

技術領域

本發明屬于地震勘探震源研發領域，涉及一種基于電暈放電的高效率電火花震源系統及設置方法。

背景技術

電火花震源是一種基于液相放電原理來進行工作的人工震源。電火花震源的工作原理是利用液相放電產生的沖擊波作用效果，電火花震源的工作過程是將電能轉換為機械能并以波的形式傳播出去，震源系統在水中進行放電的瞬間，形成以水蒸氣為主、夾帶著少量金屬蒸氣的氣泡，隨后氣泡振蕩，氣泡的形成與振蕩伴隨著壓縮波和稀疏波的發射。液相放電包括電暈放電、火花放電和電弧放電三種形式，傳統的電火花震源多采用火花放電或電弧放電，存在電氣安全性差、輸出波形不穩定、開關及電極使用壽命短等缺陷，新一代的電火花震源多基于脈沖電暈放電，放電所需電壓等級較低，加上半導體開關的應用，基本解決了傳統電火花震源安全性差、波形不穩定及電極壽命短的問題。

電火花震源的放電機理是一個極其復雜的過程，涉及到電能向熱能、光能、機械能、聲能等形式能量的轉變。目前為止，人們對水中放電的研究大多從應用角度出發，針對水中脈沖放電等離子體特性的研究并不多，加上液相放電比氣相放電更為復雜，人們對液相放電等離子體的產生機理也尚未完全清楚，因此基于液相放電原理的電火花震源普遍存在工作效率低下的問題。

對于電極電暈放電形式，初始脈沖的強度明顯小于第一氣泡脈沖的強度，通常情況下，我們是利用電暈放電的同步性好這一優點來進行多電極組合，提高初始脈沖強度并壓制氣泡脈沖，因此震源的工作效率并沒有得到最優化。

針對以上內容，如何發明一種高效率的電火花震源系統就成為了我們亟待解決的問題。

發明內容

本發明提出一種基于電暈放電的高效率電火花震源系統，用以解決現有電火花震源系統電聲轉換效率低下的問題。

本發明解決上述問題的技術方案是：一種基于電暈放電的高效率電火花震源系統，其特殊之處在于：

包括若干放電模塊；

所述放電模塊包括若干儲能電容器和若干放電電極，若干儲能電容器分別經由若干電極進行放電。

進一步地，上述放電電極根據放電能量從大到小依次放電，各個電極放電的延遲時間主要由各自的氣泡周期決定，電極間距由最大氣泡半徑決定，至少設定為最大氣泡半徑的10倍。

水中電暈放電產生的第一氣泡脈沖比初始脈沖的能量更強，通過不同放電能量的電極組合使得第一氣泡脈沖疊加，利用能量更強的氣泡脈沖進行地震勘探，達到提高震源工作效率的目的。

進一步地，上述儲能電容器和電極的數量可以相同，也可以不同。

另外，本發明還提出一種上述基于電暈放電的高效率電火花震源系統的設置方法，其特殊之處在于，包括以下步驟：

1)測定某個能量范圍內不同放電能量的氣泡特性，包括氣泡周期、氣泡最大半徑；

2)設計電極結構，包括排列方式和電極間距，電極間距不小于氣泡最大半徑的10倍；

3)以最大能量電極的放電時刻為基準，通過步驟1)測定的氣泡周期設定其余各個電極放電的延遲時間；

4)控制各個電極放電的延遲時間，使得第一氣泡脈沖相互疊加。