[發明專利]基于等離子體光纖傳感器的激電數據采集系統及采集方法

在審

• 申請號: 202210144690.2
• 申請日: 2022-02-17
• 公開（公告）號: CN114488317A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 余剛;茍量;張少華;宋喜林;劉雪軍;王志剛;陳娟;王熙明;安樹杰;夏淑君
• 申請（專利權）人: 中油奧博（成都）科技有限公司
• 主分類號: G01V3/08
• 分類號: G01V3/08;G04R20/02
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 王悅

本發明提供的基于等離子體光纖傳感器的激電數據采集系統及采集方法，可以快速低成本的探測地下三維工區內的地層復電阻率分布規律和地層極化率分布規律及其與地下油氣和礦產資源之間的關系，極大地降低地面各種人為噪音對現有電子類激電數據采集裝置的干擾，提高激電數據的信噪比。由于采用了等離子體共振光纖傳感器，激電數據采集裝置里不再有任何電子器件和電子類傳感器。等離子體共振光纖傳感器之間、等離子體共振光纖傳感器與儀器主機之間不再有相互干擾或串擾，等離子體共振光纖傳感器及光纖主機也不易受到三維工區周圍的環境電磁噪聲干擾，還可以利用連接各等離子體共振光纖傳感器的鎧裝光纜實現多通道多參數大數據高速實時傳輸。

技術領域

本發明屬于地球物理勘探技術和地面激發極化勘探技術領域，具體地是指一種基于等離子體光纖傳感器的激電數據采集系統及采集方法。

背景技術

地球物理勘探方法主要有地震法、直流電法、磁法、重力法、電磁法和放射性等勘探方法。其中電磁法又稱“電磁感應法”，根據巖石或礦石的導電性和導磁性的不同，利用電磁感應原理進行地面找礦勘探的方法，統稱為地面電磁勘探法。

地面電磁勘探技術的應用，在構造帶和特殊目標聯合解釋、油氣圈閉聯合檢測評價等方面發揮了重要的作用。地面電磁勘探技術經過了近二十年的研究和發展，已經形成為較成熟的方法。電磁場激勵的方法可以分為頻率域激勵和時間域激勵。頻率域(連續波)激勵的局限是發射器和接收器之間有很強的耦合，使得從發射器直接到接收器的源場信號遠比來自地層中的信號強，因而難以準確地測量從地層接收到的電磁場信號。盡管采用多目標處理技術和應用多組測量數據相結合的方法，能提供我們所關注的目標地層的信息，但得到的凈信號與總測量信號相比仍然較小，有用信息微乎其微。

時間域電磁法(TDEM)或稱瞬變電磁法(TEM)，它也是利用電磁感應的原理，與頻率域電磁法的本質是一樣的，但在場的激發和觀測方式上是有區別的。時間域電磁法是以不接地回線或接地線源通以脈沖電流(發射場源采用具有周期性的脈沖序列，如矩形、梯形、半正弦波和三角形波等。)為場源，以激勵探測目標感應二次電流，在脈沖電流間隙期間測量二次場隨時間變化的響應。二次場從產生到結束的時間是短暫的，這就是“瞬變”或“過渡過程”名詞的由來。

從方法機理來說，頻率域方法和時間域方法沒有本質的不同。前者研究諧變場特點，后者研究不穩定場特點，兩者可借助傅里葉變換相聯系。在某些條件下，一種方法的數據可以轉換為另一種方法的數據。

激發極化發是根據巖石、礦石的激發極化效應來尋找金屬和解決水文地質、工程地質等問題的一組電法勘探方法。它又分為直流激發極化法(時間域法)和交流激發極化法(頻率域法(SIP))。常用的電極排列有中間梯度排列、聯合剖面排列、固定點電源排列、對稱四極測深排列等。也可以用使礦體直接或間接充電的辦法來圈定礦體的延展范圍和增大勘探深度。

當供電電極向地下供電時，供電電流不變，測量電極之間的電位差隨時間增長會趨于某一飽和值，斷電后，在測量電極之間仍然存在著隨時間減小的電位差，并逐步衰減趨近于零。這種現象稱為“激發極化效應”。激發極化法(InducedPolarization，縮寫為IP)就是研究這一效應的方法。這種由于激發極化效應而產生電場隨時間變化的過程分為充電和放電過程，供電后充電過程的電場開始隨時間上升快，以后變慢，最后趨于飽和；斷電后放電過程的電場隨時間衰減很快，以后變慢，最后趨于零。

當進行野外電阻率測量或室內巖礦石標本的電阻率測量時，如果我們通過供電電極向地下或標本內供入穩定電流，同時在測量電極的兩端測量電位差，在電流強度不變的情況下，可以觀測到測量電極間的電位差隨時間而變化，并在相當長時間后趨于某一穩定的飽和值，在斷開電流后，測量電極間的電位差在斷電開始瞬間迅速下降，然后隨時間緩慢減小，并在相當長時間后衰減到接近于零值。這種在充電和放電過程中，產生隨時間而緩慢變化的附加電場就是激發極化現象。這種現象表明大地或巖礦石標本在外電流場的作用下產生了二次電場，這種二次電場是巖礦石中的固態物質(巖礦石顆粒)與電解質溶液界面上發生的一系列復雜的電化學作用的結果。