海底多波震源及海底探测系统技术方案

本发明专利技术提出一种海底多波震源和海底探测系统。海底多波震源包括承压仓和支架，承压仓内设置有高压脉冲单元、水声通讯单元和控制器，支架上安装有震源抵进机构；高压脉冲单元包括四路放电通路；震源抵进机构包括抵进头；所述抵进头包括抵进头主体，沿抵进头主体外周均匀布置有四个振子，每个振子连接一路放电通路；控制器包括中央控制单元，连接多路放电通路，可控制任意一路放电通路的通断，控制器被配置为可在剪切波模式和压缩波模式控制放电通路通断；在剪切波模式下，同时控制任意两路放电通路连通，在压缩波模式下，控制四路放电通路同时连通。海底探测系统包括上述的海底多波震源。该震源既可以激发压缩波，又可以激发剪切波，分辨率高。

【技术实现步骤摘要】
海底多波震源及海底探测系统
本专利技术涉及海洋探测
，尤其涉及一种海底多波震源及海底探测系统。
技术介绍
常规海洋地震探测通常是将声波激发系统(震源1)用调查船拖曳于海面，结构参考图1。震源系统包括拖拽震源1和室内系统。拖拽震源1发射的声波经过海水传播并经海底反射后被海底地震仪(OBS)2接收采集，经过计算系统进一步计算、成图来分析判断海底地质情况。声波分为压缩波和剪切波。压缩波在介质中传播时，波的传播方向与质点振动方向一致；剪切波在介质中传播时，波的传播方向与质点振动方向垂直。在相同介质中剪切波速度低于纵波速度，利用剪切波低速的特点可以得到比压缩波分辨率高的地震剖面。常规地震探测方式在海域工作时，由于海水既不提供也不携带剪切弹性力，因此海水只能传播压缩波而不能传播剪切波，因此海底地震仪(OBS)接收到的地层反射地震波以压缩波为主，缺少剪切波信息，难以进一步提升海底地震资料分辨率和地层成像质量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，解决海域海洋地震探测分辨率下降的问题，提供一种可产生压缩波和剪切波的海底探测用震源，并基于该震源提供一种海底探测系统。为了达到上述目的，本专利技术首先提供一种海底多波震源，采用的技术方案为：海底多波震源，包括震源架，震源架上设置有承压仓和支架，承压仓内设置有高压脉冲单元、水声通讯单元和控制器，支架上安装有震源抵进机构；高压脉冲单元包括四路放电通路；震源抵进机构包括抵进杆和安装在抵进杆端部的抵进头；抵进头包括抵进头主体，外周呈圆柱体或方柱体；沿抵进头主体外周均匀布置有四个振子，每个振子连接一路放电通路；控制器包括中央控制单元，连接多路放电通路，可控制任意一路放电通路的通断，控制器被配置为可在剪切波模式和压缩波模式控制放电通路通断；在剪切波模式下，同时控制任意两路放电通路连通，在压缩波模式下，控制四路放电通路同时连通；水声通讯单元可与海上控制端和控制器进行双向通信。本专利技术一些实施例中，震源抵进机构进一步包括电机；控制器连接电机，以输出对电机的控制信号；抵进杆活动安装在支架上，可沿支架转动及升降；所述电机进一步与抵进杆连接，以控制抵进杆转动或升降。本专利技术一些实施例中，振子包括：绝缘壳体；柔性护膜：与绝缘壳体连接，且二者呈间隔设置，形成振子腔；金属板材：安装在振子腔内，与柔性护膜连接；高压线圈：设置在金属板材上，与一路放电通路连接；所述振子通过绝缘壳体连接至抵进头主体。本专利技术一些实施例中，承压仓内进一步设置有罗经，控制器接收罗经信号。本专利技术一些实施例中，震源进一步包括配重座，承压仓经释放机构安装在配重座上，释放机构包括电控单元，所述控制器进一步包括释放单元，连接电控单元接收释放单元的控制信号，以控制配重座与承压仓之间的连接。本专利技术一些实施例中，震源进一步包括水听器，设置在承压仓外壁，用于接收子波信号；所述控制器进一步包括子波记录单元，与水听器通信，以接收和存储子波信号。本专利技术一些实施例中，承压仓包括第一承压仓和第二承压仓，所述控制器、通信单元被配置在第一承压仓，罗经、高压脉冲单元设置在第二承压仓。本专利技术一些实施例中，进一步提供一种海底探测系统，包括海底地震仪及上述的海底多波震源，海底地震仪可接收海底多波震源激发的地震波，包括剪切波和压缩波。本专利技术一些实施例中，探测系统包括多探测行，任意两相邻探测行形成探测子系统；第一探测行和第二探测行均包括间隔设置的海底地震仪和海底多波震源；第一探测行的海底多波震源与第二探测行的海底地震仪位置相对。本专利技术一些实施例中，探测系统包括多探测行，任意两相邻探测行形成探测子系统；第一探测行包括间隔设置的海底地震仪和海底多波震源，第二探测行包括间隔设置的海底地震仪；第一探测行的海底多波震源和海底地震仪均与第二探测行的海底地震仪位置相对。与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果在于：(1)不同于现有的拖曳式震源，本专利技术的震源为海底震源，不需要调查船拖曳作业，不需要调查船提供能源，工作时被置放于海底，工作后可被回收。震源在海底激发地震波，避免了地震波激发后在海水中远距离传播导致的能量损失，提高了地层穿透深度。(2)在海底激发的地震波，既可以激发压缩波，又可以激发剪切波，分辨率高。而在海水中作业的传统震源，由于海水不能传播剪切波，因此只能激发压缩波。(3)基于多波震源构造的海底探测系统为一种分布式震源探测系统，可以将大量海底多波震源布置到海底，与大量海底地震仪OBS分布式协同作业。附图说明图1为现有技术拖拽式震源结构示意图；图2为本专利技术海底多波震源系统逻辑框图；图3为本专利技术海底多波震源结构示意图；图4为高压脉冲单元结构示意图；图5a为震源抵进机构结构示意图；图5b为震源抵进机构结构示意图；图6a和图6b为振子结构示意；图7为振子安装结构示意图；图8a至图8f为剪切波激发示意图；图8g为压缩波激发示意图；图9a和图9b为剪切波激发示意图；图10为一种实施方式海底探测系统结构示意图；图11为一种实施方式海底探测系统结构示意图；图12为海底探测系统作业状态结构示意图；以上各图中：1-震源；2-海底地震仪；3-震源架；4-支架；5-第一承压仓；6-第二承压仓；7-配重座；8-水听器；901-抵进杆，902-抵进头，903-振子，9031-振子A，9032-振子B，9033-振子C，9034-振子D，904-电机；1001-绝缘壳体，1002-柔性护膜，1003-金属板材，1004-高压线圈；11-震源抵进机构。具体实施方式下面，通过示例性的实施方式对本专利技术进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。需要说明的是，当元件被称为“设置在”，“连接”，“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。本专利技术属于海洋勘探
，涉及一种海底震源，具体为一种海底多波震源。与现有技术中的海底震源不同主要包括两方面。第一，本专利技术提供的海底震源可以产生海底压缩波和海底剪切波，较现有技术海底震源，为一种多波制式的震本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.海底多波震源，其特征在于，包括震源架，所述震源架上设置有承压仓和支架，所述承压仓内设置有高压脉冲单元、水声通讯单元和控制器，所述支架上安装有震源抵进机构；/n所述高压脉冲单元包括四路放电通路；/n所述震源抵进机构包括抵进杆和安装在抵进杆端部的抵进头；所述抵进头包括抵进头主体，外周呈圆柱体或方柱体；沿抵进头主体外周均匀布置有四个振子，每个振子连接一路放电通路；/n所述控制器包括中央控制单元，连接多路放电通路，可控制任意一路放电通路的通断，所述控制器被配置为可在剪切波模式和压缩波模式控制放电通路通断；在剪切波模式下，同时控制任意两路放电通路连通，在压缩波模式下，控制四路放电通路同时连通；/n所述水声通讯单元可与海上控制端和控制器进行双向通信。/n

【技术特征摘要】
1.海底多波震源，其特征在于，包括震源架，所述震源架上设置有承压仓和支架，所述承压仓内设置有高压脉冲单元、水声通讯单元和控制器，所述支架上安装有震源抵进机构；
所述高压脉冲单元包括四路放电通路；
所述震源抵进机构包括抵进杆和安装在抵进杆端部的抵进头；所述抵进头包括抵进头主体，外周呈圆柱体或方柱体；沿抵进头主体外周均匀布置有四个振子，每个振子连接一路放电通路；
所述控制器包括中央控制单元，连接多路放电通路，可控制任意一路放电通路的通断，所述控制器被配置为可在剪切波模式和压缩波模式控制放电通路通断；在剪切波模式下，同时控制任意两路放电通路连通，在压缩波模式下，控制四路放电通路同时连通；
所述水声通讯单元可与海上控制端和控制器进行双向通信。


2.如权利要求1所述的海底多波震源，其特征在于，所述震源抵进机构进一步包括电机；所述控制器连接电机，以输出对电机的控制信号；
所述抵进杆活动安装在支架上，可沿支架转动及升降；所述电机进一步与抵进杆连接，以控制抵进杆转动或升降。


3.如权利要求1所述的海底多波震源，其特征在于，所述振子包括：
绝缘壳体；
柔性护膜：与绝缘壳体连接，且二者呈间隔设置，形成振子腔；
金属板材：安装在振子腔内，与柔性护膜连接；
高压线圈：设置在金属板材上，与一路放电通路连接；
所述振子通过绝缘壳体连接至抵进头主体。


4.如权利要求1所述的海底多波震源，其特征在于，所述承压仓内进一步设置有罗经，控制器接收罗经信号。

【专利技术属性】
技术研发人员：裴彦良，刘凯，温明明，刘晨光，黄逸凡，张连成，闫克平，刘保华，
申请(专利权)人：自然资源部第一海洋研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37