电磁勘探制造技术

用于海底电磁勘探的潜水电磁（ＥＭ）场发生器（５）包括可操作成从ＡＣ输入产生ＤＣ输出的ＡＣ到ＤＣ转换器（１８）和可操作成通过选择性地切换该ＤＣ输出产生波形驱动信号的切换模块（１９）。该ＥＭ场发生器还包括可操作成响应该波形驱动信号产生ＥＭ场的天线（２０）。该采用切换式ＤＣ源的设计方法允许产生带有陡跃迁特性并且基本上和ＡＣ输入特性无关的方或矩形波ＥＭ信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电磁勘探。本专利技术尤其涉及勘探油气储层或者其它可由它们的电特性识别的地层时电磁(EM)场的生成。
技术介绍
在地球物理勘测领域中确定地壳内地下地层对电磁场的响应是一种有价值的工具。可以研究热、热液或磁活动区中出现的地质过程。另外，在地下石油探查和勘探的环境下电磁测探技术可以提供有用的对自然状态并且尤其对可能的油气含量的了解。在石油探查考察中采用传统的地震技术以便确定地下岩层中储层的存在、位置和范围。尽管地震勘探能识别这种结构，该技术常常不能区分这些结构中孔隙流体可能的不同成分，尤其当孔隙流体具有类似的机械性质时。尽管充油和充水的储层机械上类似，它们却具有明显不同的可通过主动(active)EM勘探区别的电特性。主动EM勘探基于利用定位成靠近海底的适当EM源产生EM场。接着来自该源的能量通过穿过地下地层的扩散传播并且通过设置在海底上的或者靠近海底的远程接收器测量。术语“主动”用于区别大地电磁(MT)勘探中的被动EM技术，后者测量地下地层对地球上方大气自然产生的EM场的响应。主动EM所使用的标准EM源是从牵引潜水艇伸出的电偶极天线，该牵引潜水艇通常称为水下牵引船(UTV)或遥控船(ROV)，以下使用后一个名称。通过从勘探船即从水上提供的适当电波形驱动电偶极子。由于穿过地下地层传播的扩散EM信号强烈衰减，造成检测器接收的信号弱，从而对于EM源高功率是重要的。对于产生有力信号的天线，ROV必须通过传输电缆从水上接收高功率信号。沿电缆发送高功率电信号接着施加该电信号的常规困难是传输损耗、计时漂移、阻抗匹配等等。一种已知设计在水上使用交流发电机和升压器并且把电波形转换成高电压/低电流信号以供从水上传输到ROV，从而减小电缆上的传输损耗。在传输到ROV之后，该高电压/低电流信号重新转换成低电压/高电流信号并接着用来驱动流线天线。该流线天线包括二个沿天线的长度间隔的电极并且当没入水中时由海水彼此隔开。但是，尽管海水提供电极之间的电流流动路径，海水也提供本质上高感性的负载。实际上，这证明是有问题的，因为该负载的高感性在切换电流时造成产生反电势，该反电势的作用是产生可以损伤波形驱动信号源中的元器件的电压瞬变。理想主动EM源的另一个重要设计准则是能产生的波形。理想EM源应能产生任何任意函数形式。实际上，方波(或矩形波)是一种重要的能产生的形状。感兴趣的不仅是它的基频而且包括它产生的高阶谐波，如从方波的傅里叶展开理解那样。换言之，方波源可以作为多频源使用。从而重要的是能产生良好定义的振幅和计时规范的规则方波。该已知的循环转换器部件操作成，在预定数量的周期上对输入的交流波形进行全波整流以产生二倍频的正极性全波整流波形。在产生正极性全波整流波形之后，在另一些预定数量的周期上颠倒整流极性以产生二倍频的负极性全波整流波形。正、负极性全波整流波形一起提供近似的方波波形。通过检测输入的交流波形中出现的过零并且加以计数，可以在输入交流信号的多重半波长上进行整流极性的周期切换，从而提供基频和输入的交流波形相对应的方波近似波形。这种方波近似波形具有二个主频率分量，即和极性切换频率对应的低基频分量，以及为输入的交流信号频率的倍数的高频分量。通过广泛的和成功的使用，已经清楚已知循环转换器设计的限制。天线产生的交流信号的相位和振幅上的变化是不希望有的。出现这些问题主要由于从水上向ROV传输AC信号期间的漂移和可变衰减。ROV上极性切换定时取决于该交流信号的相位稳定性，而它可在从水上向下的传输中由感性和容性效应削弱。例如，该交流信号的退化可以产生错误的过零点或者造成不检测真实过零点，这进而造成在不正确的时刻触发极性切换事件。因此，我们的结构是，循环转换器的有效操作需要对向它提供的交流信号进行良好的稳定性控制，并且尽可能地缓和ROV中的附加设计特性造成的任何不稳定效果。此外，方波近似中从正到负以及从负到正的极性跃迁时期取决于所供给的交流信号的频率。这引导我们设计专业高频产生设备以便快速驱动循环转换器从而缩短跃迁周期。
技术实现思路
依据本专利技术的第一方面，提供一种用于海底电磁勘探的潜水电磁(EM)场发生器。该潜水电磁场发生器包括可操作成从交流(AC)输入生成直流(DC)输出的AC到DC转换器，可操作成通过选择性地切换该DC输出产生波形驱动信号的切换模块，以及可操作成响应该波形驱动信号产生EM场的天线。通过从DC输出产生波形驱动信号，不仅提供带有陡跃迁特性的近似方波，而且波形驱动信号基本上和AC输入的特性无关。此外，利用该设计ROV上的潜水电磁场发生器不需要通过水上设备中的专用高频功率源驱动。例如，该以ROV为基地的场发生器可以由设置在水上的标准船用50/60赫电源驱动。依据本专利技术的第二方面，提供一种用于海底电磁勘探的电磁(EM)场产生系统。该EM场产生系统包括依据本专利技术的第一方面的潜水电磁场发生器，可操作成和该电磁场发生器的AC到DC转换器连接的电源，以及可操作成和该潜水电磁场发生器的控制器连接的控制模块。该控制模块可操作成控制驱动天线的波形驱动信号。该控制模块可位于水面船上并且用于遥控潜水电磁场发生器产生的EM场。这转而能产生带有已知和/或可变分布的海下EM场并且允许EM场的产生和位于海面上的该控制模块同步。在各种实施例中，该控制模块本身可操作成和GPS接收器连接，从而允许水上控制器协调EM场生成和海底地层上对EM场效应的测量。该水上控制器可激励该控制模块并且和GPS发送器指示的绝对时间同步地得到带有时戳的EM期探测测量数据。依据本专利技术的第三方面，提供一种用于海底电磁勘探的电磁(EM)场生成方法。该方法包括提供AC信号，从该AC信号产生DC信号，通过切换该DC信号产生波形驱动信号，以及利用该波形驱动信号驱动电偶极子以产生EM场。附图说明为了更好地理解本专利技术并且展示实际上如何实现本专利技术，现作为例子参照各附图，附图中图1示出包括依据本专利技术的一实施例的潜水EM场发生器的海底勘探系统；图2示出在依据本专利技术的一实施例的潜水EM场发生器中使用的AC到DC转换器和切换模块；图3示出在依据本专利技术的一实施例的潜水EM场发生器中使用的切换模块和瞬变抑制电路；图4示意示出用于依据本专利技术的一实施例的海底电磁勘探的EM场产生系统；以及图5示意示出由依据本专利技术的一实施例的潜水EM场发生器产生的波形驱动信号。具体实施例方式图1示出包含潜水EM场发生器5的海底勘探系统1。EM场发生器5由通过水面船4牵引的潜水船12携带。潜水船12对海底22保持大致固定的距离。这种间距是通过测量潜水船12离海底的距离的并且把关于测到的间距的信息转发到水面船14的回声定位模块14达到的。接着可以通过把连接电缆10卷放到适当长度或者通过其它方式(例如利用船载推进器和/或流体动力表面控制潜水船12)调整潜水船12的深度。通过连接电缆10从水面船4向潜水船12发送能量和控制信号，该电缆还提供水面船4和潜水船12之间的机械链接。EM场发生器5利用这些能量信号和控制信号产生经海底22贯入到海下地层24、26中的EM场。该EM场和海下地层24、26的交互作用产生EM场信号。该EM场信号携带着有关海下地层24、26的组成的信息，它们可用来识别载液海底地层26中含有的液体的类型。通过离潜水船12一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于海底电磁勘探的潜水电磁（ＥＭ）场发生器，包括：可操作成从ＡＣ输入产生ＤＣ输出的ＡＣ到ＤＣ转换器；可操作成通过选择性地切换该ＤＣ输出产生波形驱动信号的切换模块；以及可操作成响应该波形驱动信号产生ＥＭ场的天线。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯米尔恩，詹妮弗拉斯特，克里斯赛克斯，马克贝内特，
申请(专利权)人：OHM有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]