新技术在电法勘探中的应用.pdf

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1、石油仪器PETRoLEUMINSTRUMENIS2014年2月·仪器设备·新技术在电法勘探中的应用庞恒昌吴锐(东方地球物理公司物探装备事业部西安物探装备分公司陕西西安)摘要：最新研制出的恒流时频电碰仪在体积、重量、成本大大降低，使我国有源大功率电碰勘探仪器取得了突破性的发展，在设计中使用了长稳时钟技术和伪随机码等一些新颖技术，实现了多个时钟无误差的要求，确保采样率的稳定性和准确性，保证了采集数据的有效性，使电磁勘探的精度、效率一致性、可靠性得到了提升，应用的范围、领域得到了扩展。关键词：恒流发射；GPS；长稳时钟；伪随机码中图法分类

2、号：P631．4文献标识码：B文章编号：1004—9134(2014)01—0054-050引言时频电磁勘探在石油、地质、煤炭、找水等领域广泛应用，有小功率人工场源，也有大功率人工场源；有恒压式发射源，也有恒流式发射源，恒流式发射源仅有小功率系统(30kW以下)。随着石油工业的发展，勘探方法的多样化、资料多元分析、综合解释越来越多的得到市场认可，尤其是大功率人工场源国呸攀=訇频籁I底层命令法在石油勘探领域的应用随着资料处理、解释、勘探——．-1r—一方法、勘探设备等方面的提高，在地质构造、层位分传笪aEr———一析、油水界面确定、井

3、位标定等各种解释方面有着无昌频板lJ彘层龠夸——叶Ir—一蘩麓可替代的作用。主控扳本文介绍了实现大功率恒流电磁仪的三大技术特型■．=__訇l0高频扳l===⋯点：恒流发射、长稳时钟及伪随机码在电法勘探中的应用。扫颇板瀛接收系统1恒流发射图1电法勘探系统整体结构图电法勘探由发射和数据接收采集两个独立的系统为了解决电法勘探仪器在使用中逆变电流随负载组成，工作时两部分通常相距10km左右，整体结构变化的波动、电压挡位少、体积庞大、成本高等问如图1所示。题。我们设计了轻便、稳流精度高(可达1％)、电流目前大功率人工场源(120kW以上)仪器

4、采用可任意设置(10A～150A)、电压可连续自动调节恒压式供电，在这种供电方式下，由于电极的发热，(100VAC"~1000VAc)的恒流发电逆变系统，该系统接地电阻产生很大变化，使得供电电流产生相应波在原来设备的基础上省去了变压器(150kW，重量1t)、动，采集的数据一致性变差，给后期数据归一化处理切换控制器等设备，使得恒流逆变系统仪器体积小，带来一定的困难。另外由于勘探地区的不同，接地电成本低，便于野外流动式作业。阻差异很大，想要满足一定的电流供电，就要求发射恒流逆变系统由发电机、逆变整流、主控机、励系统供电范围不但要宽，而

5、且档位要多。由于大功率磁控制几个部分构成一个闭环反馈电路，原理框图如系统换档，不但变压成本高，而且设备庞大，不利于图2所示。野外作业。第一作者简介：庞恒昌，男，1962年生，高级工程师，1983年毕业于西南石油学院物探专业，现在东方地球物理公司西安物探装备分公司，从事技术研发工作。邮编：7100772014年第28卷第1期庞恒昌等：新技术在电法勘探中的应用能否进行一次发射，覆盖更多的频点信息，是决A定电法勘探效率的关键。B方波中包含基波频率、3次谐波频率、5次谐波⋯⋯频率等，但是其谐波幅度是按照1／3、1／5衰减的，能量是按照1／9

6、、1／25衰减的。也就是说，发射机发出方波，在测量端获得的其他频率点能量是迅速下降的，难以做到发射一次，获得多个频点信息。如果采用传统方法，发射机发出1W的功率，绝：一一一一一一一一j大多数功率出现在基波频点——比如10Hz，试图在谐波频点30Hz、50Hz、70Hz处获得信息，难度很大。图2。厦流系统工作原理框图因为在接收端接收到的这些频点的能量已经非常微弱。大功率恒流发射系统所使用的发电机与普通发电在大功率恒流电磁仪系统中，我们为了增强系统机的根本区别在于其输出电压不是恒定值，一但设置的抗干扰能力，提高系统的信噪比和施工效率，在

7、仪好励磁电压(即发射电流)，发电机的输出电压随负器设计中，增加了伪随机码扫频。载的变化自动调节，确保负载输出的电流恒定，调节伪随机码的关键好处在于，当伪随机码最小周期范围100VAC～1000VAC，最大输出功率120kW。(△t)、随机码长度周期Ⅳ、采样率等参数匹配合适时，在工作前设置好励磁电位(工作电流)，系统工一次发射即可包含多个频率信息，且谐波能量的衰减作时，电流传感器将三相取样电流，U、、与主控很小。当它的最小周期为100ms，它可以使得10Hz、机设置的励磁电压f不断进行调整。励磁调节流程30Hz、50Hz、70Hz等频

8、点的功率大致相同——细致控制原理如图3所示。的频谱分析可以显现这个特点。这样，就可以做到一囤次发射，获得多个频点的能量信息，而且这些能量都足够大，足以让远端测量设备分辨，自然就提高了效率。励叵磁电位卜给定禽比例至积三]分1．旦量蕉．I