CN210720761U - 一种用于深层资源勘探的激电仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于深层资源勘探的激电仪，包括发射机、发射电极、发射电极短节、井中高温电源短节、井中接收短节、不极化电极，发射机位于地面，通过发射电极和发射电极短节向探测井中发射复合波形电流，发射电极置于地面无穷远处，发射电极短节置于井中，通过大地构成发射回路；井中高温电源短节与发射电极短节以及井中接收短节之间均通过地球物理测井专用电缆进行电性连接；井中接收短节的数量根据测量需要设定，每个井中接收短节中均按照激发极化法技术规程封装有3个不极化电极。本实用新型实现了可达3000米井深的探测，耐压达到100MPa，耐温达到150℃，50KW大功率发射，井中8通道阵列式采集，探测分辨率达到0.1μV，具有噪声低、分辨率高等优点。
Description
技术领域
本实用新型属于地球物理勘探仪器设备技术领域，具体涉及一种用于深层资源勘探的激电仪。
背景技术
激电仪，是在原有的基础上，结合现代技术，精心研制的新一代直流电法仪器。可用于电阻率法和时间域激发极化法的测量，可同屏显示视电阻率、视激化率、半衰时、累加和、偏离度、自然电位、供电电流、一次场等测量值。可广泛用于金属与非金属矿产资源勘探、寻找地下水源、水文工程、地质勘探等。
就目前而言，井中激发极化技术仪器对外依存度高，探测深度浅，功能单一，且不配套，严重制约了深部矿产资源的有效探测。
按照3000米内井中激发极化法矿产资源探测能力的要求，本实用新型针对深部矿产资源埋藏深、异常弱、构造复杂等勘探技术难题，利用激发极化法和充电法两种地球物理方法，重点突破高灵敏度，传感器、耐高温和高压关键部件、小口径大功率发射等关键技术，研制出井中大功率激电仪，进一步完善井中激发极化法，开拓井中复电阻率测井新领域，对深层资源勘探起到重要的支撑作用。
实用新型内容
现有技术中存在的主要问题包括：现有的激电仪要么是地面仪器，要么能进行井中探测但探测深度浅，不能满足小井径(50mm井径)大深度(3000米井深)探测的需求。本实用新型的目的在于提供一种实现50mm小井径3000米井深探测的井中激电仪，相比目前市场上现有的激电仪，实现了可达3000米井深的探测，耐压达到100MPa，耐温达到150℃，50KW大功率发射，井中8通道阵列式采集，探测分辨率达到0.1μV，具有噪声低、分辨率高等优点。
为此，本实用新型采用了以下技术方案：
一种用于深层资源勘探的激电仪，包括发射机、发射电极、发射电极短节、井中高温电源短节、井中接收短节、不极化电极，所述发射机位于地面，通过发射电极和发射电极短节向探测井中发射复合波形电流，发射电极置于地面无穷远处，发射电极短节置于井中，通过大地构成发射回路；所述井中高温电源短节与发射电极短节以及井中接收短节之间均通过地球物理测井专用电缆进行电性连接；所述井中接收短节的数量根据测量需要设定，每个井中接收短节中均按照激发极化法技术规程封装有3个不极化电极。
优选地，所述井中接收短节的数量为3个，3个井中接收短节中共有9个不极化电极，构成8通道激电仪，其中3个井中接收短节之间有信号的传递。
优选地，3个井中接收短节通过9个不极化电极接收激发极化信号和充电法信号。
优选地，还包括主控模块、电源模块、电位采集模块、电位差采集模块、高温锂电池；所述电源模块、电位采集模块、电位差采集模块和不极化电极按照激发极化法技术规程通过电性连接组成采集系统，封装在骨架上，并通过地球物理测井专用接头固定在井中接收短节的内部；所述高温锂电池和主控模块封装在井中高温电源短内。
优选地，所述电位采集模块选用32位ADC器件实现0.1μV的分辨率，用于采集存储充电法信号。
优选地，所述电位差采集模块选用32位ADC器件实现0.1μV的分辨率，用于采集存储激发极化信号。
优选地，所述井中高温电源短节采用地球物理测井专用高温锂电池，通过地球物理测井专用电缆输出+48V直流电压。
优选地，所述电源模块将井中高温电源短节提供的+48V直流电压转换为±15V、+3.3V、±5V、±2.5V电压，为井中接收短节和主控模块各元器件提供直流电源。
优选地，所述主控模块和井中接收短节通过地球物理测井专用电缆实现电性连接和通信，用于实现主控模块和井中接收短节之间信号的传递，并由主控模块与地面进行数据传输。
优选地，所述发射电极短节、井中高温电源短节和井中接收短节的大小适用于小井径探测。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
(1)改变了传统发射机发射占空比1：1的脉冲波形的现状，实现了在井中大功率发射复合波形电流，解决了一次发射，时域与频域同时观测的问题，实现了时域激电、频域激电、直流电法和充电法四种方法的统一。
(2)改变了激电仪接收机放置在地面，仅不极化电极串下井的现状，本实用新型的阵列式接收机直接下井，实现井中8通道同时采集，耐压达到100MPa，耐温达到150℃，可进行3000米内井深深部探测，处理时可得到视极化率、视电阻率和频散率三种激电参数和电位参数，为找矿提供多参数评价创造了良好条件，也大大提高了工作效率。
(3)井中接收短节采集独立，存储独立，可根据实际地质情况，井场状况灵活进行不同数量的接收短节组装进行多种方式(井-井、地-井等)多通道探测。
(4)本实用新型将进一步完善井中激发极化法，开拓井中复电阻率测井新领域，将对深层资源勘探起到重要作用。
附图说明
图1是本实用新型所提供的一种用于深层资源勘探的激电仪的连接结构示意图。
图2是本实用新型所提供的一种用于深层资源勘探的激电仪的发射复合波形示意图。
图3是本实用新型所提供的一种用于深层资源勘探的激电仪中各井中接收短节的连接示意图。
图4是井中高温电源短节的结构示意图。
图5是井中接收短节的结构示意图。
图6是电位采集模块和电位差采集模块的电路结构图。
图7是主控模块的电路结构图。
图8是电源模块的电路结构图。
附图标记说明：1、发射机；2、发射电极；3、发射电极短节；4、井中高温电源短节；5、井中接收短节；6、主控模块；7、电源模块；8、电位采集模块；9、电位差采集模块；10、不极化电极；11、高温锂电池。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，其中的具体实施例以及说明仅用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
实施例
一种用于深层资源勘探的激电仪，连接结构如图1所示，设置有：发射机1、发射电极2、发射电极短节3、井中高温电源短节4、井中接收短节5、主控模块6、电源模块7、电位采集模块8、电位差采集模块9、不极化电极10、高温锂电池11。
发射机1通过发射电极短节3用地球物理测井专用7芯铠装电缆中的两芯电缆向井中发射复合波形电流，发射电极2置于地面无穷远处；发射复合波形如图2所示，该波形中的T为发射周期，可以为2s、4s、8s、16s、32s，这部分长周期双极性方波用于进行时域激电观测；而后面为两个主频分别为f1、f2的过零方波叠加而成，f2是f1的5至10倍，且为整数倍，用于进行频域激电观测。图中t表示时间，I表示电流。
3个不极化电极10按照激发极化法技术规程封装在井中接收短节5中。
3个井中接收短节5中共有9个不极化电极10，从而构成8通道激电仪，其中3个井中接收短节5之间有信号的传递；井中接收短节5的连接关系如图3所示。
井中高温电源短节4采用地球物理测井专用高温锂电11，通过专用接口输出+48V直流电压，保证井中弱信号的提取不受电源噪声的影响；如图4所示，井中高温锂电池11和主控模块6封装在井中高温电源短节4内，通过地球物理测井专用电缆与3个井中接收短节5进行电性连接，通过专用插头输出。
电源模块7、电位采集模块8、电位差采集模块9和不极化电极10按照激发极化法技术规程通过电性连接组成采集系统，封装在骨架上，通过地球物理测井专用接头固定在井中接收短节5的内部；如图5所示。
主控模块6与3个井中接收短节5通过地球物理测井专用电缆进行通信，由主控模块6与地面进行数据传输。
本实用新型通过发射复合波形电流信号，实现了一次发射，就能实现时域与频域同时观测，将时域激电、频域激电、直流电法和充电法四种方法进行了统一。
本实用新型通过定制地球物理测井高温锂电池11(耐温210℃)为井中接收短节5和主控模块6供电，供电电压+48V，保证了电源噪声小，从而保证井中弱信号采集干扰小。
本实用新型电位采集模块8和电位差采集模块9均采用耐高温210℃的32位ADC器件实现0.1μV的分辨率探测，采用高温高压元器件以及相应部件适应井中高温高压环境。
本实用新型发射电极短节3、井中高温电源短节4和井中接收短节5大小适用于小井径(50mm)探测。
本实用新型的工作原理如下：
井中激电仪发射机通过发射电极向大地发射复合波形的电流，其中发射电极2置于地面无穷远处，发射电极短节3封装成短节形式，在小井径(50mm)井内通过地球物理测井专用电缆发射，发射机功率达到50KW，发射电流最大达到20A，最大电压可达2500V，大大增强极化场强度，由井中接收短节5组成井中阵列接收单元进行梯度观测和电位观测，通过不极化电极10获取来自地层的一次场、二次场以及自然电位信号，井中接收短节5进行信号的采集、存储以及传输，依据时域激电、频谱激电理论、充电法和信号分析方法，同时计算出时间域与频率域视电阻率、视极化率参数和充电电位，实现了一次采集，多参数观测、多功能实现，提高了方法的效率和效果。
图6-图8分别是电位采集模块和电位差采集模块的电路结构图、主控模块的电路结构图、电源模块的电路结构图。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则范围之内所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于深层资源勘探的激电仪，包括发射机(1)、发射电极(2)、发射电极短节(3)、井中高温电源短节(4)、井中接收短节(5)、不极化电极(10)，其特征在于：所述发射机(1)位于地面，通过发射电极(2)和发射电极短节(3)向探测井中发射复合波形电流，发射电极(2)置于地面无穷远处，发射电极短节(3)置于井中，通过大地构成发射回路；所述井中高温电源短节(4)与发射电极短节(3)以及井中接收短节(5)之间均通过地球物理测井专用电缆进线电性连接；所述井中接收短节(5)的数量根据测量需要设定，每个井中接收短节(5)中均按照激发极化法技术规程封装有3个不极化电极(10)。
2.根据权利要求1所述的一种用于深层资源勘探的激电仪，其特征在于：所述井中接收短节(5)的数量为3个，3个井中接收短节(5)中共有9个不极化电极(10)，构成8通道激电仪，其中3个井中接收短节(5)之间有信号的传递。
3.根据权利要求2所述的一种用于深层资源勘探的激电仪，其特征在于：3个井中接收短节(5)通过9个不极化电极(10)接收激发极化信号和充电法信号。
4.根据权利要求1所述的一种用于深层资源勘探的激电仪，其特征在于：还包括主控模块(6)、电源模块(7)、电位采集模块(8)、电位差采集模块(9)、高温锂电池(11)；所述电源模块(7)、电位采集模块(8)、电位差采集模块(9)和不极化电极(10)按照激发极化法技术规程通过电性连接组成采集系统，封装在骨架上，并通过地球物理测井专用接头固定在井中接收短节(5)的内部；所述高温锂电池(11)和主控模块(6)封装在井中高温电源短节(4)内。
5.根据权利要求4所述的一种用于深层资源勘探的激电仪，其特征在于：所述电位采集模块(8)选用32位ADC器件实现0.1μV的分辨率，用于采集存储充电法信号。
6.根据权利要求4所述的一种用于深层资源勘探的激电仪，其特征在于：所述电位差采集模块(9)选用32位ADC器件实现0.1μV的分辨率，用于采集存储激发极化信号。
7.根据权利要求4所述的一种用于深层资源勘探的激电仪，其特征在于：所述井中高温电源短节(4)采用地球物理测井专用高温锂电池(11)，通过地球物理测井专用电缆输出+48V直流电压。
8.根据权利要求7所述的一种用于深层资源勘探的激电仪，其特征在于：所述电源模块(7)将井中高温电源短节(4)提供的+48V直流电压转换为±15V、+3.3V、±5V、±2.5V电压，为井中接收短节(5)和主控模块(6)各元器件提供直流电源。
9.根据权利要求4所述的一种用于深层资源勘探的激电仪，其特征在于：所述主控模块(6)和井中接收短节(5)通过地球物理测井专用电缆实现电性连接和通信，用于实现主控模块(6)和井中接收短节(5)之间信号的传递，并由主控模块(6)与地面进行数据传输。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的一种用于深层资源勘探的激电仪，其特征在于：所述发射电极短节(3)、井中高温电源短节(4)和井中接收短节(5)的大小适用于小井径探测。
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|---|---|---|---|---|
| CN113031079A (zh) * | 2021-04-21 | 2021-06-25 | 中南大学 | 一种基于频分电法的新激电方法 |
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| CN113031079B (zh) * | 2021-04-21 | 2023-10-03 | 中南大学 | 一种基于频分电法的新激电方法 |
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