[发明专利]用于海床记录的最佳多频率电磁信号

说明书

许多记录过程用电磁信号来发射或者获得信息。记录(logging)过程的一个实施例是在海床记录(sea bed logging)时使用电磁波、由Electro Magnetic Geo Servies of Norway研发的受控源电磁测深的一种特殊应用。

在这种过程的一个应用中，如欧洲专利No.1256019所述，能够用电磁波场频率特殊来测定含有碳氢化合物或水的蓄积存在和/或天然本质。

在电磁海床记录中，采用了包含正弦波和方波的许多类型发射机信号形状。通过用若干个不同频率记录能够显著改进数据的反演变换和用所记录的数据产生的图像。然而，只要用单一信号类型记录，假定使用正弦信号，则在X个频率时记录将进行X次。为了改进数据反演变换而基本上不增加记录次数，可以使用含有特别理想的一些频率的多频率信号。

本发明涉及一种大体上改进所记录数据的变换的最佳化多频率电磁信号和一种通过选择控制信号发生的一些参数而获得像这种最佳化信号的方法。

候选多频率信号类型包含方波。方波含有全部奇数倍的一次谐波频率。然而，对于一些方波来说，n次谐波频率的幅度与n^-1成正比，而沿着特定通路的衰减一般与n^1/2成正比。所以对于一些较高谐波频率来说，在接收机上的信噪比是比较低的，导致由记录数据反演变换引起的品质降低。

用一种替换方法，天线电流周期性序列的短脉冲可以用来产生信号，在所发射的信号中形成最多到大约1/脉冲宽度个谐波，每个谐波频率是等幅度的。然而，输入到天线通常是被限制在一个特定值I_max的电流，导致在像这样信号的一些谐波中的低功率。

大家知道为产生在海床记录领域内使用包括二、三个高而又等幅度的理想频率的电磁信号所要求的信号发生参数。然而如上所述，在发射机和接收机之间信号衰减程度是与频率有关的，因此对信号中的某些部分来说，导致在接收机上低的信噪比。进一步在已知的一些实施例中，大部分时间发射天线电流的绝对值大体上引用小于I_M的一些数值，因而总发射功率和转换到理想频率组的功率小于能够从最佳信号获得的功率。

为了改进信号范围和所记录数据的变换，现在提出，对最佳化信号来说，在理想频率上发射的功率应该在接收机处于最大范围时使理想频率的幅率比率大体上是相等的。最好是，使在接收机上的总信噪比增至最大限度，以便在任何给定的波段内改进所记录的数据的品质。所以，在海床记录领域内可以采用的在本发明范围内的最佳化信号是在接收机处于最大范围时在接收机上一些理想频率的幅度比率大体上相等、使输送到发射天线的总功率增至最大限度和使用于一些理想频率的功率比例增至最大限度的一种信号。

根据本发明，提供一种由天线发射的最佳化多频率电磁信号，这种信号这样包括最佳化幅度比率的二个或更多个理想谐波频率，以致接收各个频率的大体上相同幅度比率，当接收机处于最大范围时，在理想谐波频率中的总功率占可输送到发射天线的极大化功率中最大化的比例。

可选择的是，本发明可以具有的特征在于天线电流只采用数值±I_max，以使输送到发射天线的总功率增至最大限度。这就导致较长的信号波段。

可选择的是，本发明可以具有的进一步特征在于二个或更多个理想频率是一些单频率全谐波，而且在于为简化信号合成，信号是随着一次谐波的周期在时间上周期发生的。

可选择的是，本发明可以具有的进一步特征在于在发射天线能够发射出圆形极化旋转场时，理想的谐波频率是全奇次谐波，以保证各个理想的谐波频率的极化。

可选择的是，本发明可以具有的进一步特征在于这种信号包括最佳化幅度比率的三个或更多个理想的谐波频率。

根据本发明的另一方面，提供一种产生最佳化多频率电磁信号的方法，这种方法包括获得用发射机一接收机偏差和模型化信号特性来确定可选择适合于在地点记录的一组理想的谐波频率和对这些理想的谐波频适用的幅度比率的一些最优化信号发生参数；以及根据一些最优化信号发生参数用发射机来产生信号。

信号发生参数可以包括电流方向转换次数(switch times)、信号周期和每个周期的电流方向转换次数数目。通过将在初始参数下工作的天线产生的信号与理想的最佳化信号比较来迭代改进的一组初始标准参数组可以获得所述参数数值。初始标准参数的选择取决于地点和所要求信号的特性而且在一些特定情况下在获得参数的完全的解组以前可能得试用不同的选择。