時(shí)頻電磁勘探系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)采集方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及應(yīng)用地球物理電磁勘探技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種時(shí)頻電磁勘探系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)采集方法。
【背景技術(shù)】
[0002]時(shí)頻電磁技術(shù)是將頻率域測深與時(shí)間域測深聯(lián)合在一個(gè)系統(tǒng)中，可針對勘探目標(biāo)的深度選擇不同頻率和不同類型的激發(fā)波形，不但能提供電阻率信息，還能提供激發(fā)極化信息，因而在研究電性構(gòu)造的同時(shí)又能檢測其含油氣性。時(shí)間域測深處理采用二維或三維電阻率反演獲得電阻率信息，頻率域測深處理引入Cole — Cole模型提取激發(fā)極化信息。
[0003]目前現(xiàn)有的時(shí)頻電磁勘探系統(tǒng)一般包括布設(shè)于井中的電流激發(fā)源及其供電裝置，以及布設(shè)于地面的采集/接收裝置。然而，本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，由于受制于井下空間的限制，井下激發(fā)源供電的供電裝置的供電功率受限，同樣，布設(shè)于井中的激發(fā)源也難以做到大功率，而由于往往目標(biāo)探測區(qū)域的地質(zhì)體埋深很大(常常深達(dá)數(shù)千米)，小功率的激發(fā)源激發(fā)的感應(yīng)二次電磁場信號(hào)幅度非常小，最終容易導(dǎo)致地面采集/接收裝置接收到的時(shí)頻電磁信號(hào)較弱，常常淹沒于噪聲中而難以從中獲取有用信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本申請實(shí)施例的目的在于提供一種時(shí)頻電磁勘探系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)采集方法，以提高時(shí)頻電磁勘探系統(tǒng)所采集到的時(shí)頻電磁信號(hào)的信噪比。
[0005]為達(dá)到上述目的，一方面，本申請實(shí)施例提供了一種時(shí)頻電磁勘探系統(tǒng)，包括:
[0006]布設(shè)于油井井口設(shè)定范圍內(nèi)的地上激發(fā)源，用于向目標(biāo)勘探區(qū)域發(fā)射時(shí)頻電磁勘抹?目號(hào);
[0007]用于向所述地上激發(fā)源供電的地面供電系統(tǒng)；
[0008]布設(shè)于所述油井中的可縱向移動(dòng)的時(shí)頻電磁勘探數(shù)據(jù)采集裝置，用于采集所述目標(biāo)勘探區(qū)域在所述時(shí)頻電磁勘探信號(hào)激勵(lì)作用下的電磁響應(yīng)數(shù)據(jù)；
[0009]上位機(jī)，用于將所述電磁響應(yīng)數(shù)據(jù)處理成時(shí)頻電磁勘探結(jié)果。
[0010]本申請實(shí)施例的時(shí)頻電磁勘探系統(tǒng)，所述地上激發(fā)源包括若干長極距可控偶極電流源，所述若干長極距可控偶極電流源首尾依次相連圍成多邊形。
[0011 ] 本申請實(shí)施例的時(shí)頻電磁勘探系統(tǒng)，相鄰兩個(gè)長極距可控偶極電流源的供電電極共用一個(gè)接地電極。
[0012]本申請實(shí)施例的時(shí)頻電磁勘探系統(tǒng)，所述上位機(jī)為儀器車，所述儀器車通過牽拉部件牽引控制所述時(shí)頻電磁勘探數(shù)據(jù)采集裝置的升降。
[0013]本申請實(shí)施例的時(shí)頻電磁勘探系統(tǒng)，所述時(shí)頻電磁勘探數(shù)據(jù)采集裝置為多個(gè)，多個(gè)所述時(shí)頻電磁勘探數(shù)據(jù)采集裝置依次首尾串接組成陣列式井中時(shí)頻電磁勘探數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
[0014]本申請實(shí)施例的時(shí)頻電磁勘探系統(tǒng)，每個(gè)所述時(shí)頻電磁勘探數(shù)據(jù)采集裝置的位置深度可調(diào)。
[0015]本申請實(shí)施例的時(shí)頻電磁勘探系統(tǒng)，每個(gè)所述時(shí)頻電磁勘探數(shù)據(jù)采集裝置包括:
[0016]—對不極化電場傳感器，其分別安裝于對應(yīng)時(shí)頻電磁勘探數(shù)據(jù)采集裝置的首尾兩端，用于采集所述目標(biāo)勘探區(qū)域在所述時(shí)頻電磁勘探信號(hào)激勵(lì)作用下的垂直電場分量數(shù)據(jù)；
[0017]三分量的磁場傳感器，用于采集所述目標(biāo)勘探區(qū)域在所述時(shí)頻電磁勘探信號(hào)作用下的三分量磁場數(shù)據(jù)。
[0018]本申請實(shí)施例的時(shí)頻電磁勘探系統(tǒng)，所述不極化電場傳感器的形狀為環(huán)形。
[0019]本申請實(shí)施例的時(shí)頻電磁勘探系統(tǒng)，所述磁場傳感器為磁通門傳感器、磁感線圈或感應(yīng)式磁場傳感器。
[0020]本申請實(shí)施例的時(shí)頻電磁勘探系統(tǒng)，所述時(shí)頻電磁勘探數(shù)據(jù)采集裝置的頻帶響應(yīng)范圍覆蓋所述地上激發(fā)源、大地電磁場和天然電磁場的頻帶范圍。
[0021 ] 本申請實(shí)施例的時(shí)頻電磁勘探系統(tǒng)，每個(gè)所述時(shí)頻電磁勘探數(shù)據(jù)采集裝置配置有獨(dú)立的電源，各個(gè)所述時(shí)頻電磁勘探數(shù)據(jù)采集裝置的電源的電能由所述地面供電系統(tǒng)提供。
[0022]另一方面，本申請實(shí)施例還提供了一種上述時(shí)頻電磁勘探系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方法，包括以下步驟:
[0023]按照預(yù)設(shè)升降方向縱向移動(dòng)時(shí)頻電磁勘探數(shù)據(jù)采集裝置至一預(yù)定位置深度；
[0024]地上激發(fā)源異步激發(fā)時(shí)頻電磁勘探信號(hào)；
[0025]時(shí)頻電磁勘探數(shù)據(jù)采集裝置采集目標(biāo)勘探區(qū)域在所述時(shí)頻電磁勘探信號(hào)激勵(lì)作用下的電磁響應(yīng)數(shù)據(jù)并保存；
[0026]重復(fù)上述步驟，直至完成所有預(yù)定位置深度的時(shí)頻電磁數(shù)據(jù)采集。
[0027]本申請實(shí)施例的時(shí)頻電磁勘探系統(tǒng)采用將激發(fā)源布設(shè)于地上，而數(shù)據(jù)采集裝置布設(shè)于油井中的方案，由于相對于井中地面上空間極其開闊，從而使得大功率的激發(fā)源以及大功率的供電電源有了施展空間，即地上激發(fā)源更有條件發(fā)射出足夠大功率的激發(fā)信號(hào)，從而使得數(shù)據(jù)采集裝置可以接收到信噪比更高的目標(biāo)勘探區(qū)域的電磁響應(yīng)數(shù)據(jù)，或埋藏更深或離井更遠(yuǎn)的地質(zhì)目標(biāo)電磁響應(yīng)數(shù)據(jù)。
【附圖說明】
[0028]此處所說明的附圖用來提供對本申請實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請實(shí)施例的一部分，并不構(gòu)成對本申請實(shí)施例的限定。在附圖中:
[0029]圖1為本申請實(shí)施例的時(shí)頻電磁勘探系統(tǒng)的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2為本申請實(shí)施例的時(shí)頻電磁勘探系統(tǒng)的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖3為本申請實(shí)施例的時(shí)頻電磁勘探系統(tǒng)的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖4為圖3中時(shí)頻電磁勘探系統(tǒng)的俯視圖示意圖；
[0033]圖5為本申請實(shí)施例的時(shí)頻電磁勘探系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]為使本申請實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對本申請實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)說明。在此，本申請實(shí)施例的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本申請實(shí)施例，但并不作為對本申請實(shí)施例的限定。
[0035]下面結(jié)合附圖，對本申請實(shí)施例的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0036]參考圖1所示，本申請實(shí)施例的時(shí)頻電磁勘探系統(tǒng)包括:
[0037]布設(shè)于油井7井口設(shè)定范圍內(nèi)的地上激發(fā)源2，用于向目標(biāo)勘探區(qū)域發(fā)射時(shí)頻電磁勘探信號(hào)；
[0038]用于向所述地上激發(fā)源2供電的地面供電系統(tǒng)3 ;為保證地上激發(fā)源2具有一定的發(fā)射強(qiáng)度，一般要求地面供電系統(tǒng)3的功率不小于150千瓦，同時(shí)，地上激發(fā)源2的長度一般要在3千米以上。本申請實(shí)施例中，地面供電系統(tǒng)3提供的電能為占空比為零且具有正負(fù)極性的方波電流，或占空比為I且具有正負(fù)極性的方波電流，或占空比為零且具有正負(fù)極性的偽隨機(jī)二進(jìn)制序列方波電流。
[0039]布設(shè)于所述油井7中的可縱向移動(dòng)的時(shí)頻電磁勘探數(shù)據(jù)采集裝置6，用于采集所述目標(biāo)勘探區(qū)域在所述時(shí)頻電磁勘探信號(hào)激勵(lì)作用下的電磁響應(yīng)數(shù)據(jù)；本申請實(shí)施例中，時(shí)頻電磁勘探數(shù)據(jù)采集裝置的頻帶響應(yīng)范圍一般覆蓋所述地上激發(fā)源、大地電磁場和天然電磁場的頻帶范圍。
[0040]作為上位機(jī)的儀器車1，用于將所述電磁響應(yīng)數(shù)據(jù)處理成時(shí)頻電磁勘探結(jié)果。所述儀器車I通過牽拉部件4牽引控制所述時(shí)頻電磁勘探數(shù)據(jù)采集裝置6的升降。其中，牽拉部件4可以是例如繩索+滑輪、繩索+滑輪組、鏈條+牙盤等。此外，本申請實(shí)施例中，牽拉部件4還可以用于承載時(shí)頻電磁勘探數(shù)據(jù)采集裝置6與儀器車I之間的通信電纜。
[0041]在本申請實(shí)施例中，為了提高采集效率和采集精度，時(shí)頻電磁勘探數(shù)據(jù)采集裝置可以設(shè)有多個(gè)，多個(gè)所述時(shí)頻電磁勘探數(shù)據(jù)采集裝置依次首尾串接，從而構(gòu)成一個(gè)縱向串，組成陣列式井中時(shí)頻電磁勘探數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并且每個(gè)所述時(shí)頻電磁勘探數(shù)據(jù)采集裝置的位置深度可調(diào)，以滿足相應(yīng)的采集間隔要求。
[0042]結(jié)合圖3和圖4所示，上述地上激發(fā)源2也可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)成環(huán)形。
[0043]本申請實(shí)施例中，每個(gè)所述時(shí)頻電磁勘探數(shù)據(jù)采集裝置6包括:
[0044]—對不極化電場傳感器(圖中未畫出)，其分別安裝于對應(yīng)時(shí)頻電磁勘探數(shù)據(jù)采集裝置6的首尾兩端(即本圖中時(shí)頻電磁勘探數(shù)據(jù)采集裝置6上下兩端)，用于采集所述目標(biāo)勘探區(qū)域在所述時(shí)頻電磁勘探信號(hào)激勵(lì)作用下的垂直電場分量數(shù)據(jù)。由于每個(gè)時(shí)頻電磁勘探數(shù)據(jù)采集裝置6的長度有限，將不極化電場傳感器對安裝于時(shí)頻電磁勘探數(shù)據(jù)采集裝置6的首尾兩端會(huì)有利于形成更大極距的電極對，從而有利于提高設(shè)備的信號(hào)探測靈敏度；需要說明的是，一般而言，雖然上述電極對的間距是越大越好，但是由于每個(gè)時(shí)頻電磁勘探數(shù)據(jù)采集裝置6的長度是有限的，如果它們之間的間距超過對