[发明专利]一种井间电火花震源发射探头

说明书

技术领域

本发明涉及一种井间(包括河流、水库、湖泊等)电火花震源的发射探头，属于工程地球物理检测设备，是一种用高压脉冲放电，产生地震波的装置。电火花震源设备广泛应用于基桩检测、弹性波测井、VSP测井、石油勘探、煤层勘探、地质调查、地震结构调查等浅层地球物理勘探领域。

背景技术

众所周知，地震勘探震源主要包括炸药震源、可控震源、气枪震源和电火花震源。炸药震源是传统的震源，其缺点是野外需钻深达10-20米的炮井用于填充炸药，这在山区十分困难，炸药震源存在一定的危险性，受公安部门严格管制，在少数民族、边境地区等申请和使用都比较困难，且炸药对周围地质结构有一定破坏作用，影响勘探准确性。传统的可控震源主要通过机械冲击振动产生地震波，其缺陷就是要达到一定勘探深度必须增大震源车重量，震源车重量往往要达到数吨至数十吨，对于山地勘探来说，这么重的震源车根本无法上山，挪动运输不便。气枪震源大多只能在海洋深水中施工，有使用地域的局限性。传统电火花震源的结构、组成、原理大同小异（参考图1井间电火花震源原理框图）。能量等级方面从：500J、1000J… 至10kJ、20kJ、200kJ等各个能量等级均有相应的成型产品，电极排列方面：两极（一正一负）、相控阵等方式均已经成熟。这些研究均限于电火花震源能量等级、电极排列等方面，尚未对电火花探头发射的地震波频率、发射探头同步触发信号精准性、发射探头材料与结构的经久耐用进行研究与改良。

发明内容

本发明的目的在于克服传统井间电火花发射探头同步触发信号延时不稳定，发射频率固定不可调节，探头重复发射寿命短等缺陷，提供一种采用钨铜、黄铜、不锈钢、绝缘材料全新设计的电火花探头，探头上中下特殊的螺纹结构，重复发射次数大大提高。探头头部水平开窗（引导能量水平释放），探头中部电极一侧引入光纤，光触发同步信号精准，延时为零；通过定制电极间绝缘层的厚度，头部能量释放窗大小和位置改变发射频率，发射可变频率地震波。

本发明的目的是这样实现的：一种井间电火花震源发射探头，主要包括交流电源、升压装置、储能装置、放电装置和发射探头，其特征在于：所述的发射探头分为头部、中部和尾部；头部为能量发射窗；中部为发射电极与触发光纤；所述的触发光纤为单芯光纤；尾部为保护壳、发射电缆与光纤。

所述的探头头部外壳采用304不锈钢加工，头部能量发射窗朝水平面开有4个窗口，能量往水平方向释放产生水平方向的地震波。

所述的探头中部采用黄铜外壳，发射极使用钨铜棒加工，负极连接探头外壳，正负极使用聚氨酯隔离。

所述的探头尾部外壳采用304不锈钢加工而成。尾部接头红色导线连发射正极钨铜棒，黑色导线直接焊接到探头内部外壳，尾部电缆与光纤长度可定制。

所述探头中部和尾部腔内均灌胶密封，可防水，同时能保护电极和光纤。探头头中尾三部分通过螺纹浑成一体，结构简洁、美观、牢固。

井间电火花发射探头中的触发光纤引入单芯光纤，探头正负极放电时产生放电火花，火花以光速传导光信号，通过光电传感器将光信号转换为电信号，地震仪或声波仪接收到触发信号开始采集数据。光信号传输时间短，接近于零，且每次传输时间固定，达到精确触发、触发信号零延时的目的。

探头中正负极采用绝缘材料聚氨酯隔离，通过调节正负极绝缘层的厚度、能量发射窗位置大小来调节电火花的发射频率，以产生不同发射频率的地震波。

探头发射极采用钨铜棒，钨导电导热性好，并具有一定的塑性。能耐3000℃高温，抗磨损，耐腐蚀，稳定。可大大提高探头重复发射次数和稳定性。

本发明的有益效果是，用电火花震源进行弹性波测井或其他地震勘探时，电火花发射探头触发系统的零延时，保证了每次电火花震源激发的地震波均能被地震仪精确采集到，并且每炮波形延时一致，便于准确地处理和分析数据。由于电火花震源频率宽，同时激发的频率可定制，为工程地震勘探提供了优质的多用途震源。由于改用特殊材料和结构设计，探头稳定性和重复发射次数大大增加，发射探头经久耐用，减少了设备维修更换费用，为工程检测节约成本。

附图说明

图1为井间电火花震源原理框图；

图2为井间电火花探头整体示意图；

图3为井间电火花探头剖视示意图。

图中：1、探头头部；2、探头中部；3、探头尾部；4、聚氨酯绝缘层；5、正极导线；6、负极导线；7、能量发射窗；8、不锈钢外壳；9、钨铜正极；10、钨铜负极；11、发射电缆保护套；12、触发光纤。

具体实施方式