RU2531125C1

RU2531125C1 - Radiating electrode for offshore geoelectrical survey

Info

Publication number: RU2531125C1
Application number: RU2013117491/28A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Анатольевич Балашов; Юрий Иванович Димитриенко; Артем Константинович Пархоменко; Роман Юрьевич Семёнов
Priority date: 2013-04-17
Filing date: 2013-04-17
Publication date: 2014-10-20

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: disclosed is a radiating electrode for offshore geoelectrical survey, which is made of two longitudinal semi-cylindrical sections for holding a generator cable. Both sections include radially arranged radiators and are connected by fastening elements. On one of the sections between the radiators, there is a switch in the form of a printed-circuit board with switching elements. Said radiators are sealed.

EFFECT: high reliability of survey data by enabling a radiating electrode to switch to different operating modes.

2 cl, 5 dwg

Description

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.The invention relates to the field of exploration geophysics, in particular to geoelectrical exploration by the method of induced polarization, and is used when sensing the seabed in the shelf zone in the movement of the vessel to predict hydrocarbon deposits.

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.A device is known that contains a block for generating an exciting field with a switch that generates current pulses on radiating electrodes. Patent of the Russian Federation No. 2425399, IPC: G01V 3/165, 2011. In the block for generating an exciting field, the switch provides the formation of bipolar rectangular current pulses.

Излучающие электроды выполнены из токопроводящего материала, замедляющего их разрушение.Radiating electrodes are made of conductive material that slows down their destruction.

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.Known modular geoelectrical exploration complex, in which each module contains a radiating electrode, a measuring electrode pair. The radiating electrode is connected to one pole of the current source, and the additional radiating electrode is connected to the second pole of the current source. Patent of the Russian Federation No. 2426153, IPC: G01V 3/02, 2011

Конструктивное исполнение излучающих электродов в указанных аналогах не описано.The design of the radiating electrodes in these analogues is not described.

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.When conducting marine geoelectrical exploration when towing, a different arrangement of emitting and receiving electrodes is necessary with the possibility of switching them to a given mode. Existing devices do not have this capability.

Данное изобретение устраняет указанный недостаток.The present invention overcomes this drawback.

Техническим результатом изобретения является возможность переключения излучающих электродов на различные режимы работы.The technical result of the invention is the ability to switch radiating electrodes to various modes of operation.

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.The technical result is achieved by the fact that the radiating electrode for marine geoelectrical exploration is made of two longitudinal semi-cylindrical sections for grasping the cable of the geophysical spit, both sections contain radially located radiators and are connected by fasteners, on one of the sections between the radiators there is a switch in the form of a printed circuit board with switching elements, and said radiators are hermetically sealed. The radiating electrode for marine geoelectrical exploration to ensure the flexibility of the geophysical spit is made of several modules located at a distance from each other.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1-5.The invention is illustrated in figures 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.Figure 1 schematically shows a sectional view of one section of a radiating electrode, where 1 is a housing of a radiating electrode; 2 - generator cable braids; 3 - switching power semiconductor elements; 4 - printed circuit board; 5 - radiator with a screw connection of the halves of the body of the radiating electrode; 6 - sealed cover.

На фиг.2 схематично представлен вариант многосекционного излучающего электрода со встроенным коммутатором, собранный в косу, где 7 - электрическое соединение между секциями.Figure 2 schematically shows a variant of a multi-section radiating electrode with a built-in switch, assembled in a braid, where 7 is the electrical connection between the sections.

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.Figure 3 schematically shows a radiating electrode with an integrated switch, a side view in section, where 3 are switching power semiconductor elements (for example, MOSFET transistors); 4 - printed circuit board; 7 - electrical connection between sections; 8 - insulating heat-conducting linings (mica, silicone or others); 9 - housing additional radiating electrode; 10 - electrical connector connecting the housing of the radiating electrode and cable braids; 11 - electrical connection of the switch and the housing of the radiating electrode.

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.Figure 4 illustrates the circuit design of the switch, where R1, R2, Z1 are the elements of the formation of the voltage controlling the switch; R3 - R12 - protective elements; VT1-VT10 - powerful high-voltage MOSFET transistors.

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.Figure 5 schematically shows the connection of the elements of the built-in switch of the housing of the radiating electrode with the generator cable of the braid, where 1 is the housing of the radiating electrode; 2 - generator cable braids; 11 - electrical connection of the switch and the housing 1 of the radiating electrode; 12 - tap current cable; 13 - tap control cable conductors; 14 - control device power elements of the switch; 15 - power part of the switch.

Излучающий электрод для морской геоэлектроразведки работает следующим образом.A radiating electrode for marine geoelectrical exploration works as follows.

Геофизическая коса содержит несколько электродов, расположенных вдоль ее протяжения, ближе к буксирующему судну или на отдалении от него.The geophysical spit contains several electrodes located along its length, closer to the towing vessel or at a distance from it.

По контрольным жилам 13 подают команду на включение выбранного излучающего электрода в зависимости от задачи исследований.The control cores 13 give a command to turn on the selected emitting electrode, depending on the research task.

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.Radiators 5 serve both as a cooling element and as a radiating surface. The switching power semiconductor elements 3 allow you to connect and disconnect the emitting electrode through the branch of the current core of cable 12 at the right time, providing the necessary geometric configuration of radiation with other emitting electrodes.

В случае проведения исследований методом частотного зондирования нужен максимально возможный разнос излучающих и приемных электродов.In the case of studies using the method of frequency sensing, the maximum possible separation of the emitting and receiving electrodes is needed.

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.Radiating electrodes 1 located on the generator or receiving-receiving cable braids in the distance from the towing vessel are connected during the study by the ZSB method (field formation in the near zone). By the method of induced polarization in the MERFT version with current focusing.

Остальные излучающие электроды 1, подключенные к генераторному кабелю 2, отключают. На токовую жилу кабеля 12 подают сигнал необходимой формы и мощности.The remaining radiating electrodes 1 connected to the generator cable 2 are turned off. To the current core of cable 12, a signal of the required shape and power is supplied.

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.In the medium under study, by supplying current to the radiating electrodes 1, they excite bipolar pulses with a duration of one to 4 seconds with the same pause between them (in the sequence “one polarity - pause - another polarity”), while measuring the potential differences (first and second ) on all groups of measuring electrodes. After registering the first and second differences, a shutdown command is issued.

Мощность электрических импульсов при морской геоэлектроразведке может составлять сотни киловатт, а токи - до 600 ампер, выделяемая на коммутаторе мощность может быть значительной.The power of electrical pulses during marine geoelectrical exploration can be hundreds of kilowatts, and currents up to 600 amperes, the power released on the switch can be significant.

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.At a switched current of 500 amperes, the generated power can cause overheating of the switching semiconductor elements. The water column is a good heat-dissipating medium. The cooling of the key semiconductor elements 3 mounted on metal radiators 5 is due to flushing of the radiators 5 with sea water.

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.A metal radiator 5 made of “marine” brass or other metal serves as a radiating electrode (if its area is sufficient) or a place for electrical connection of the body of the radiating electrode 1 and the additional radiating electrode 9. To a radiator, the surface of which is used to radiate a signal into the environment, to increase the effective the area of electrical contact connect an additional electrode 9 without switching elements, connected to the generator cable of the geophysical spit through an electrical connector 10. To maintain the overall elasticity of the geophysical spit, the radiating electrode is made of several modules located at a distance from each other.

Claims

1. A radiating electrode for marine electrical exploration, characterized in that it is made of two longitudinal semicylindrical sections for grasping the geophysical cable, both sections contain radially arranged radiators and are connected by fasteners, on one of the sections between the radiators there is a switch in the form of a printed circuit board with switching elements , and these radiators are hermetically sealed.

2. The radiating electrode for marine electrical exploration according to claim 1, characterized in that for the flexibility of the geophysical spit is made of several modules located at a distance from each other.