海洋可控源时频电磁数据采集系统和方法技术方案

本申请实施方式提供了一种海洋可控源时频电磁数据采集系统和方法。其中，该系统包括：偶极电流源和线缆；其中，偶极电流源，用于在待测海域激发产生可控源时频电场数据和可控源时频磁场数据；线缆上设置有多个带有电极的电场传感器，同一线缆上的相邻的两个电场传感器用于采集沿线缆方向的可控源时频电场数据；在相邻的两个电场传感器之间设置有：三分量磁场传感器和三分量姿态传感器，分别用于采集可控源时频磁场数据和姿态数据；线缆上设置有发电层，用于提供电源。由于该系统使用发电层对线缆上的电子器件进行供电，避免了由于使用大功率电源带来的干扰，解决了现有方法存在的供电麻烦、采集的海洋可控源时频电磁数据准确度不高的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
海洋可控源时频电磁数据采集系统和方法
本申请涉及地球物理勘探
，特别涉及一种海洋可控源时频电磁数据采集系统和方法。
技术介绍
在地球物理勘探的过程中，尤其是对海底地层进行地质勘探研究时，常常需要采集待测海域中和从海底以下介质里反射上来的海洋可控源时频电磁数据。进而可以根据采集得到的海洋可控源时频电磁数据，对待测海域海底的地质结构和储层的电性特征进行分析和研究，为后续的海底矿产资源勘探开发做准备。现有的海洋可控源时频电磁数据采集方法一般可以分为三种。一种是独立海洋可控源时频电磁数据采集站沉底、激发源拖移。例如，预先布设好海洋可控源时频电磁数据采集站，然后在采集站上方拖移可控源时频电磁场激发源，进而可以同时完成海底可控源电磁和大地电磁数据的采集。一种是海洋可控源时频电磁数据采集缆与可控源时频电磁场激发缆同步在海水中拖移。具体地，通过现有的商业设备一般可以采集一个沿电缆方向的电场分量，但不能采集任何磁场分量数据。另外，其沿电缆方向分布的电极也不是均匀分布的。例如，靠近采集船附近的电缆上的电极的分布密度相对要大一些，而远离采集船处的电缆上的电极的分布密度的则相对稀疏。此外，这种方法往往仅能分别进行时间域或单个频点的频率域的可控源时频电场数据采集工作。不能很好地满足实际施工需求。还有一种是海洋可控源时频电磁数据采集缆沉底布设、激发源拖移。例如，海底电磁电缆(EMOBC–ElectroMagneticOceanBottomCable)由放缆船是先投放铺设到海底，然后由发射源船拖曳着水下可控电源在距海底一定的距离上前行并向海水中供电(发射可控源时频电磁数据)，由事先投放并铺设至海底的电磁电缆采集海底的海洋可控源时频电磁数据。数据采集结束后，放缆船回收海底电磁电缆，投放铺设到新的测量工区，然后重复海底可控源时频电磁数据的数据采集作业。具体实施时，上述三种海洋可控源时频电磁数据采集方法往往都需要从拖缆(线缆)的外部另外布设电源线对拖缆上的海洋可控源时频电磁数据采集设备进行供电。例如，通常使用采集船甲板上的电源从拖缆的起始端开始沿拖缆给拖缆上的海洋可控源时频电磁数据采集单元进行供电。但是，具体实施时所使用的拖缆通常都长达数十公里，且拖缆内的供电线自身还存在一定内阻。因此，上述方法会导致拖缆上的供电电压和电流数值随着离开电源的距离的增大而逐步降低。为了保证在拖缆尾端的采集单元具有足够的工作电压和工作电流，一般需要在拖缆的起始端提供较大功率的电压和电流作为电源。然而，较大功率的电压和电流又会对沿缆分布的电子器件造成干扰和影响，进而影响采集得到的海洋可控源时频电磁数据的精度。因此，现有的拖曳式或沉底式海洋可控源时频电磁数据采集缆方法，具体实施时往往存在长距离大功率供电麻烦，采集得到的海洋可控源时频电磁数据准确度差的技术问题。针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本申请实施方式提供了一种海洋可控源时频电磁数据采集系统和方法，以解决现有的海洋可控源时频电磁数据采集方法中存在长距离大功率供电麻烦，采集得到的海洋可控源时频电磁数据准确度差的技术问题。本申请实施方式提供了一种海洋可控源时频电磁数据采集系统，包括：偶极电流源和一条或多条线缆；其中，所述偶极电流源，在海水中产生激发源时频电磁信号，用以在待测海域和海底以下介质中激发产生可控源时频电磁场，其中，所述可控源时频电磁场包括可控源时频电场数据和三分量可控源时频磁场数据；所述海水中和海底以下介质中激发产生可控源时频电磁场信号向上反射并被拖曳在海水中的海洋可控源时频电磁数据采集线缆接收；每条所述线缆上设置有多个带有电极的电场传感器，其中，同一线缆上的相邻的两个电场传感器用于采集沿线缆方向的可控源时频电场数据；在所述同一线缆上的相邻的两个电场传感器之间的线缆上设置有三分量磁场传感器和三分量姿态传感器，其中：所述三分量磁场传感器，用于采集所述三分量可控源时频磁场数据；所述三分量姿态传感器，用于采集姿态数据；每条所述线缆上设置有发电层，其中，所述发电层用于为所述线缆上的所述电场传感器、所述三分量磁场传感器和所述三分量姿态传感器提供工作所需的电源。在一个实施方式中，在所述系统包括多条线缆的情况下，所述多条线缆对称且平行设置，其中，设置在相邻线缆上的相对的两个电场传感器用于采集垂直线缆方向的可控源时频电场数据。在一个实施方式中，所述多条线缆中相邻线缆之间的间距大于等于25米。在一个实施方式中，所述同一线缆上的相邻的两个电场传感器之间的间距为10米至50米；所述三分量磁场传感器与相邻的两个电场传感器之间的间距大于等于5米(三分量磁场传感器位于相邻的两个电场传感器中间)；所述三分量姿态传感器与相邻的三分量磁场传感器之间的间距小于等于2米。在一个实施方式中，所述电极为不极化电极。在一个实施方式中，所述不极化电极包括以下至少之一：硫酸铜电极、硝酸银电极、铂金电极。在一个实施方式中，所述三分量磁场传感器为线圈式三分量磁场传感器，或，磁通门式三分量磁场传感器。在一个实施方式中，所述发电层由摩擦纳米发电柔性材料制成。在一个实施方式中，所述偶极电流源的长度为300米至500米。在一个实施方式中，所述可控源时频电磁数据为时间域的可控源时频电磁数据，和/或，频率域的可控源时频电磁数据。在一个实施方式中，所述发电层外还设有保护层，其中，所述保护层由凯夫拉材料制成。在一个实施方式中，所述系统还包括电能存储装置，所述电能存储装置与所述发电层相连，用于存储所述发电层产生的电能。在一个实施方式中，所述系统还包括拖缆船，所述拖缆船与所述偶极电流源和所述线缆相连。基于相同的专利技术构思，本申请实施方式还提供了一种海洋可控源时频电磁数据采集方法，包括：利用偶极电流源在海水中产生激发源时频电磁信号，用以在待测海域和海底以下介质中激发产生可控源时频电磁场，其中，所述可控源时频电磁场包括可控源时频电场数据和三分量可控源时频磁场数据；通过所述海水中和海底以下介质中激发产生可控源时频电磁场信号向上反射并被拖曳在海水中的海洋可控源时频电磁数据采集线缆接收；通过设置在同一线缆上的相邻的两个电场传感器采集沿线缆方向的可控源时频电场数据；利用所述线缆上的三分量磁场传感器采集所述三分量可控源时频磁场数据，所述线缆上的三分量姿态传感器采集三分量姿态数据；所述线缆上的发电层为所述电场传感器、所述三分量磁场传感器和所述三分量姿态传感器提供工作所需的电源。在一个实施方式中，所述方法还包括：通过设置在相邻线缆上的相对的两个电场传感器采集垂直线缆方向的可控源时频电场数据。在本申请实施方式中，通过在线缆的外表面设置发电层，将线缆的机械能转化成电能对线缆进行供电，避免了另外设置大功率电源线对线缆进行供电，解决了现有的海洋可控源时频电磁数据采集方法中存在的供电麻烦，采集得到的海洋可控源时频电磁数据准确度差的技术问题，达到了精确、高效采集海洋可控源时频电磁数据的技术效果。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海洋可控源时频电磁数据采集系统，其特征在于，包括：偶极电流源和一条或多条线缆；其中，所述偶极电流源，用于在海水中产生激发源时频电磁信号，所述激发源时频电磁信号用于在待测海域和海底以下介质中激发产生可控源时频电磁场，其中，所述可控源时频电磁场包括可控源时频电场数据和三分量可控源时频磁场数据；每条所述线缆上设置有多个带有电极的电场传感器，其中，同一线缆上的相邻的两个电场传感器用于采集沿线缆方向的可控源时频电场数据；在所述同一线缆上的相邻的两个电场传感器之间的线缆上设置有三分量磁场传感器和三分量姿态传感器，其中：所述三分量磁场传感器，用于采集所述三分量可控源时频磁场数据；所述三分量姿态传感器，用于采集三分量姿态数据；每条所述线缆上设置有发电层，其中，所述发电层用于为所述线缆上的所述电场传感器、所述三分量磁场传感器和所述三分量姿态传感器提供工作所需的电源。

【技术特征摘要】
1.一种海洋可控源时频电磁数据采集系统，其特征在于，包括：偶极电流源和一条或多条线缆；其中，所述偶极电流源，用于在海水中产生激发源时频电磁信号，所述激发源时频电磁信号用于在待测海域和海底以下介质中激发产生可控源时频电磁场，其中，所述可控源时频电磁场包括可控源时频电场数据和三分量可控源时频磁场数据；每条所述线缆上设置有多个带有电极的电场传感器，其中，同一线缆上的相邻的两个电场传感器用于采集沿线缆方向的可控源时频电场数据；在所述同一线缆上的相邻的两个电场传感器之间的线缆上设置有三分量磁场传感器和三分量姿态传感器，其中：所述三分量磁场传感器，用于采集所述三分量可控源时频磁场数据；所述三分量姿态传感器，用于采集三分量姿态数据；每条所述线缆上设置有发电层，其中，所述发电层用于为所述线缆上的所述电场传感器、所述三分量磁场传感器和所述三分量姿态传感器提供工作所需的电源。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述系统包括多条线缆的情况下，所述多条线缆对称且平行设置，其中，设置在相邻线缆上的相对的两个电场传感器用于采集垂直线缆方向的可控源时频电场数据。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述多条线缆中相邻线缆之间的间距大于等于25米。4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述同一线缆上的相邻的两个电场传感器之间的间距为10米至50米；所述三分量磁场传感器与相邻的两个电场传感器之间的间距大于等于5米；所述三分量姿态传感器与相邻的三分量磁场传感器之间的间距小于等于2米。5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述电极为不极化电极。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述不极化电极包括以下至少之一：硫酸铜电极、硝酸银电极、铂金电极。7.根据权利要求2所述的系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：余刚，何展翔，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11