[实用新型]海洋高分辨立体垂直能量组合电火花震源

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种海洋地震勘探过程中的电火花震源，特别涉及一种海洋高分辨立体垂直能量组合电火花震源，用于海洋野外高分辨立体观测系统，勘探采集海底中浅层地震反射信息并用于海洋地质调查。

背景技术

在海洋野外地震勘探工作中，震源是海洋地震勘探数据采集系统中的关键设备，尤其针对海洋中浅层地层勘探，电火花是重要的震源之一。这些年随着高分辨地震数据采集技术的进步，采集人员环保意识的提高，电火花震源在海洋地震勘探中占有主要地位。目前国内普遍使用的电火花震源主要由法国S.I.G公司生产的SIG系列，荷兰Geo-Resources公司生产的Geo-spark系列。国内外研制的相关海洋电火花震源，主要是以平面阵列形式组合激发，利用组合线性增加子波能量，以到达提高地震勘探地震波穿透深度的目的。但随着地震勘探技术要求的提高，如何拓宽震源子波的带宽以及提高其主频，是地球物理学家要思考的问题。如何压制水汽界面带来的虚反射，如何提高能量以及穿透深度等问题，是本专利基于先存技术所要提高的焦点。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种海洋高分辨立体垂直能量组合电火花震源，以提高电火花阵列通过空间与能量调节而实现拓宽震源子波频带的作用，产生高分辨的地震子波以适用海上高分辨多道地震勘探系统的相关技术要求。

本实用新型根据单电极产生的气泡壁压力与时间的关系，即单电极的气泡脉冲，通过有规律调节各个单电极的激发能量，如正弦化能量或者指数化能量，依据各个电极空间与激发能量差异性构造海洋高分辨立体垂直能量组合电火花震源。

一种海洋高分辨立体垂直能量组合电火花震源，其特征在于包括水上控制激发单元和位于水下的深度传感器，所述水上控制激发单元通过带有阳极水密接头的能量传输连接电缆与圆柱形垂直阵列框架的顶端连接，所述圆柱形垂直阵列框架是整个震源电极承载体，它包括多根柱状电极载体，所述的各个柱状电极载体围绕圆柱形垂直阵列框架的轴线均匀排列，每根柱状电极载体均与轴线平行且距轴线的距离相等，每相邻两根柱状电极载体的间距均相等；每一根柱状电极载体上沿长度方向等间距排列多个阴电极；每个阴电极的方向相同且均位于柱状电极载体的径向上；所述的水上控制激发单元包括能量相干控制电路，并以向所述阴电极提供电能的方式使不同深度的阴电极在同一时间激发出不同的能量。

上述利用能量相干控制电路使不同深度的阴电极在不同的时间进行能量激发，采用正弦化或者指数化激发能量组合。

所述正弦化激发能量组合中的一种形式为：以最浅层阴电极为起始层，依层次不同而激发不同不同能量，且每一层与前一层的激发能量符合公式E= E0*sin(k*（π/2/N）)， k为第k层，N为总层数，E0为单只阴电极激发能量设定值。

所述指数化激发能量组合中的一种形式为：以最浅层阴电极为起始层，依层次不同而激发不同不同能量，且每一层与前一层的激发能量符合公式E=E0* ln(k*（(e-1)/N）)， k为第k层，N为总层数，E0为单只阴电极激发能量设定值。

垂直阵列震源在实际工作中，竖直放于海水中，所有电极按照预先设置的能量变化进行同步激发，这样使得从上到下每一层阴电极激发的气泡同相叠加，由于能量不同，相对应的单电极子波振幅不同，这样相互叠加的结果能够有效的压制海面虚反射。

垂直阵列框架的形状是底面直径为400mm，高为2000mm的圆柱体，它包括垂直排列的16个柱状电极载体，相邻两个柱状电极载体的间距为2cm，每个柱状电极载体上设有100个阴电极，所有阴电极属于同一回路，相邻的两个阴电极的间距为2cm；所有的阴电极呈网格状排列（每个阴电极均与其上下左右相邻的阴电极的间距相等）。

所述阴电极是由聚酯材料包裹的铜丝，单只电极放电时能量范围为5-30J；

圆柱形垂直阵列框架底部安装自由摆动的平衡配重球7。

本设计震源整体激发能量范围为8000-48000J。

采用阳极水密接头可以方便的安装和拆卸，平衡配重球用于该垂直阵列框架在水体中自由状态下的平衡调节，深度传感器用于测定震源沉放深度。

为了保证在涌浪较大的海况下，垂直阵列电火花震源整体摇晃不是很剧烈，使本震源水下部分的加装平衡配重球在震源底部，平衡配重球包括配重球与位于圆柱形垂直阵列框架底部的转轴，配重球与转轴通过摆杆连接，目的为了消除由于涌浪产生的震源摆动。

利用上述海洋高分辨立体垂直能量组合电火花震源产生震源子波的方法，其特征在于包括以下步骤：