[发明专利]一种海洋可控电磁发射装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于海洋电磁勘探技术领域，具体涉及一种海洋可控电磁 发射装置及其控制方法。

背景技术

全球海洋油气资源非常丰富，近年来发现的大型油田中，海洋领 域约占60％，但是海洋油气勘探技术还处于初期阶段。海洋油气勘探 技术主要有海洋地球化学勘探、海洋拖缆地震勘探、四维勘探、海洋 可控源电磁法以及微生物勘探技术，海洋油气勘探开发技术向深海技 术发展是必然趋势，其中，海洋可控源电磁法以其对海底高阻薄层的 良好分辨能力和相对低廉的勘探成本日益成为海底深水油气资源探测 的重要方法。

海洋可控源电磁法采用靠近海底的发射源发射人工脉冲电流和置 于海底的阵列电磁接收器接收来自海底地层的电磁场信号。低频人工 脉冲电流产生的电磁信号向海水和饱含水的海底地层中传播，海底地 层电阻率比海水电阻率要高，因此经海底地层传播的电磁波比经海水 面传播的电磁波速度要快、能量衰减快。当发射源和接收器距离与高 阻储层埋深相当或稍大时，由含油气高阻层反射回海底接收器的电磁 波能量将超过直达接收器的电磁波能量，同时也超过经空气界面反射 和折射的电磁波能量，占据主导地位；如果海底地层中没有高阻油气 层，则经海底地层反射和折射的电磁波能量就很微弱甚至没有。通过 对接收电磁场信号的反演解释得到地下地层的电阻率分布，借助电阻 率与储层含油气饱和度的密切关系，直接用于探测海底地层中油气层 的位置和规模。

其中，海洋可控电磁发射源是海洋可控源电磁法中产生人工脉冲 电流的装置，依据其工作原理，人工脉冲电流的强度和稳定性，对勘 探结果的可信度和精确度具有决定作用。因此，设计一种输出人工脉 冲电流强度高、抗干扰性强、瞬态响应快的海洋可控电磁发射源是海 洋可控源电磁法实施的基础。

目前，现有的海洋可控电磁发射方法主要有两种：第一种是发射 源采用小于400V的单相或三相电源，由于输入电压等级较低，若使用 一到两千米电缆将电能传输到接近海底位置，线路损耗较高，电能的 利用率较低，难以实现输出大电流、高功率海洋可控电磁发射。为了 解决这个问题，在电磁勘探实施时，电磁发射源被放置在船体上，发 射源的输出电缆被船拖拽悬浮在海中，向海中发射。但是这种发射方 案，使勘探范围和深度受到了限制，设计发射功率受到限制。第二种 是发射源采用直流输电，可以将电能以直流形式传输到接近海底的发 射源，可以提高发射源的范围和测深，但是由于现有器件的限制，所 设计的发射功率不高。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提出一种海洋可控电磁发射装 置及其控制方法，以解决现有技术存在由于现有器件的限制，发射源 发射功率不高的问题。

为此目的，第一方面，本发明提供一种海洋可控电磁发射装置， 包括：船上装置和水下发射源；

所述船上装置包括船上电源，所述船上电源与所述水下发射源连 接，向所述水下发射源发送大于1000V的单相工频或中频交流电；

所述水下发射源接收所述大于1000V的单相工频或中频交流电， 并将所述大于1000V的单相工频或中频交流电转换为大功率低频低压 交流电，发射频率可控的双极性脉冲电流。

其中，所述船上装置还包括船上发射源控制台；

所述船上发射源控制台与所述水下发射源连接，实时监视和控制 所述水下发射源的发射状态。

其中，所述水下发射源，包括：整流电路、组合式半桥电路、LC 滤波器和发射电路；

所述整流电路输入端与所述船上电源连接，将接收到的所述大于 1000V的单相工频或中频交流电转换为高压直流电；

所述组合式半桥电路中的各半桥电路的输入端串联，且与所述整 流电路输出端连接；所述组合式半桥电路中的各半桥电路的输出端并 联后与所述LC滤波器输入端连接；实现所述高压直流电转换为低压直 流电；

所述发射电路输入端与所述LC滤波器输出端连接；所述发射电路 根据所述低压直流电得到大功率低频低压交流电，发射频率可控的双 极性脉冲电流。

其中，所述组合式半桥电路包括主模块电路和从模块电路；

所述主模块电路为所述组合式半桥电路中的任意一路半桥电路；

所述从模块电路为所述组合式半桥电路中除主模块电路之外的半 桥电路。

其中，所述装置还包括控制器；