ИЗЛУЧАЮЩИЙ ЭЛЕКТРОД ДЛЯ МОРСКОЙ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ
RADIATING ELECTRODE FOR OFFSHORE GEOELECTRICAL SURVEY

Изобретение относится к области разведочной геофизики, в частности к геоэлектроразведке способом вызванной поляризации, и используется при зондировании морского дна в шельфовой зоне в движении судна для прогнозирования залежей углеводородов.
Известно устройство, содержащее блок формирования возбуждающего поля с коммутатором, который формирует импульсы тока на излучающих электродах. Патент Российской Федерации №2425399, МПК: G01V 3/165, 2011 г. В блоке формирования возбуждающего поля коммутатор обеспечивает формирование двухполярных прямоугольных импульсов тока.
Излучающие электроды выполнены из токопроводящего материала, замедляющего их разрушение.
Известен модульный комплекс геоэлектроразведки, в котором каждый модуль содержит излучающий электрод, измерительную электродную пару. Излучающий электрод подключен к одному полюсу источника тока, а дополнительный излучающий электрод - ко второму полюсу источника тока. Патент Российской Федерации №2426153, МПК: G01V 3/02, 2011 г.
Конструктивное исполнение излучающих электродов в указанных аналогах не описано.
При ведении морской геоэлектроразведки при буксировке необходимо различное расположение излучающих и принимающих электродов с возможностью их переключения на заданный режим. Существующие устройства не обладают такой возможностью.
Данное изобретение устраняет указанный недостаток.
Техническим результатом изобретения является возможность переключения излучающих электродов на различные режимы работы.
Технический результат достигается тем, что излучающий электрод для морской геоэлектроразведки выполнен из двух продольных полуцилиндрических секций для обхвата кабеля геофизической косы, обе секции содержат радиально расположенные радиаторы и соединены крепежными элементами, на одной из секций между радиаторами расположен коммутатор в виде печатной платы с коммутирующими элементами, а указанные радиаторы герметично закрыты. Излучающий электрод для морской геоэлектроразведки для обеспечения гибкости геофизической косы выполнен из нескольких модулей, расположенных на расстоянии друг от друга.
Сущность изобретения поясняется на фиг.1-5.
На фиг.1 схематично представлен вид одной секции излучающего электрода в разрезе, где 1 - корпус излучающего электрода; 2 - генераторный кабель косы; 3 - коммутирующие силовые полупроводниковые элементы; 4 - печатная плата; 5 - радиатор с винтовым соединением половин корпуса излучающего электрода; 6 - герметичная крышка.
На фиг.2 схематично представлен вариант многосекционного излучающего электрода со встроенным коммутатором, собранный в косу, где 7 - электрическое соединение между секциями.
На фиг.3 схематично представлен излучающий электрод со встроенным коммутатором, вид сбоку в разрезе, где 3 - коммутирующие силовые полупроводниковые элементы (к примеру, MOSFET транзисторы); 4 - печатная плата; 7 - электрическое соединение между секциями; 8 - изолирующие теплопроводящие подкладки (слюда, силикон или др.); 9 - корпус дополнительного излучающего электрода; 10 - электрический разъем соединения корпуса излучающего электрода и кабельной косы; 11 - электрической соединение коммутатора и корпуса излучающего электрода.
На фиг.4 для иллюстрации приведено схемотехническое исполнение коммутатора, где R1, R2, Z1 - элементы формирования управляющего коммутатором напряжения; R3 - R12 - защитные элементы; VT1-VT10 - мощные высоковольтные MOSFET транзисторы.
На фиг.5 схематично представлено соединение элементов встроенного коммутатора корпуса излучающего электрода с генераторным кабелем косы, где 1 - корпус излучающего электрода; 2 - генераторный кабель косы; 11 - электрическое соединение коммутатора и корпуса 1 излучающего электрода; 12 - отвод токовой жилы кабеля; 13 - отвод контрольных жил кабеля; 14 - устройство управления силовыми элементами коммутатора; 15 - силовая часть коммутатора.
Излучающий электрод для морской геоэлектроразведки работает следующим образом.
Геофизическая коса содержит несколько электродов, расположенных вдоль ее протяжения, ближе к буксирующему судну или на отдалении от него.
По контрольным жилам 13 подают команду на включение выбранного излучающего электрода в зависимости от задачи исследований.
Радиаторы 5 служат одновременно и как элемент охлаждения, и как излучающая поверхность. Коммутирующие силовые полупроводниковые элементы 3 позволяют в нужное время подключать и отключать излучающий электрод через отвод токовой жилы кабеля 12, обеспечивая с другими излучающими электродами необходимую геометрическую конфигурацию излучения.
В случае проведения исследований методом частотного зондирования нужен максимально возможный разнос излучающих и приемных электродов.
Излучающие электроды 1, расположенные на генераторной или генераторно-приемной кабельных косах в отдалении от буксирующего судна подключают при проведении исследования методом ЗСБ (становлением поля в ближней зоне). Методом вызванной поляризации в варианте МЭРФТ с фокусировкой тока.
Остальные излучающие электроды 1, подключенные к генераторному кабелю 2, отключают. На токовую жилу кабеля 12 подают сигнал необходимой формы и мощности.
В исследуемой среде посредством подачи тока на излучающие электроды 1 возбуждают разнополярные импульсы длительностью от одной до 4-х секунд с такой же паузой между ними (в последовательности «одна полярность - пауза - другая полярность»), при этом измеряют разности потенциалов (первые и вторые) на всех группах измерительных электродов. После регистрации первых и вторых разностей подают команду на отключение.
Мощность электрических импульсов при морской геоэлектроразведке может составлять сотни киловатт, а токи - до 600 ампер, выделяемая на коммутаторе мощность может быть значительной.
При коммутируемом токе 500 ампер выделяемая мощность может вызвать перегрев коммутирующих полупроводниковых элементов. Толща воды является хорошо отводящей тепло средой. Охлаждение ключевых полупроводниковых элементов 3, установленных на металлических радиаторах 5, происходит за счет смывания радиаторов 5 морской водой.
Металлический радиатор 5 из «морской» латуни или другого металла служит излучающим электродом (при достаточной его площади) или местом электрического соединения корпуса излучающего электрода 1 и дополнительного излучающего электрода 9. К радиатору, поверхность которого используют для излучения сигнала в окружающую среду, для увеличения эффективной площади электрического контакта подсоединяют дополнительный электрод 9 без элементов коммутации, соединяемый с генераторным кабелем геофизической косы посредством электрического разъема 10. Для сохранения общей эластичности геофизической косы излучающий электрод выполнен из нескольких модулей, расположенных на расстоянии друг от друга.