主動導航式海洋可控電流源水下拖體裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型屬于應用地球物理勘探技術，是主動導航式海洋可控電流源水下拖體裝置。在拖體尾部安裝可以從甲板上進行操作控制的一對垂直和一個水平尾翼，在每個垂直尾翼下方各安裝一臺帶萬向支架并能與垂直或水平尾翼聯動的小型水下電驅動螺旋槳推進器。作業(yè)時通過連接拖體的電纜實時操作并控制垂直和水平尾翼的方向，適時啟動與垂直或水平尾翼聯動的小型水下電驅動螺旋槳推進器，保持中性浮力天線平行于海底并距海底一預先設定距離沿測線勻速移動。本實用新型可提高海洋可控源電磁勘探數據的可靠性，有效提高目標探測精度，便于應用海洋可控源電磁勘探技術進行海洋礦產及油氣資源和甲烷水合物的勘探與評價。
【專利說明】主動導航式海洋可控電流源水下拖體裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于應用地球物理勘探方法，涉及海洋可控源電磁和地震勘探技術，具體是一種主動導航式海洋可控電流源水下拖體裝置。
【背景技術】
[0002]海洋電磁方法可以分為天然場源(Marine MT-海洋大地電磁法)和人工場源(Marine CSEM-海洋可控源電磁法)兩類，在油氣直接檢測中發(fā)揮關鍵作用而進入勘探階段的是后者。海洋可控源電磁法，根據施工方法差異又可以分為淺海拖曳施工和深海固定施工。至于其他分類和地面可控源方法一樣:有時間域(TCSEMM)和頻率域(FCSEM)方法，激發(fā)有線源，電偶極源和大回線源，接收有電偶極和磁棒(或回線)，根據不同組合可以得到不同的施工方法。深海線源激發(fā)、多分量采集站固定的施工方法是目前列入油氣勘探階段的海洋可控源電磁施工方法，它的發(fā)射偶極由兩個沉放于靠近海底位置的電極組成，水平發(fā)射偶極由兩個獨立的電纜分別置于靠近海底的位置。發(fā)射極的移動需要拖曳，使之在一定深度勻速移動。激發(fā)頻率一般在0.1?1Hz之間，每次激發(fā)的時間相對于發(fā)射極的移動速度來說很短，可以認為它是固定的。實際工作中拖曳50?200米就激發(fā)一次，對于緩慢移動的激發(fā)系統來說，每次激發(fā)3?4個頻率可以看作是連續(xù)激發(fā)。
[0003]海洋可控源電磁發(fā)射系統由甲板電源系統、水下發(fā)射系統和中性浮力天線三部分組成。甲板電源系統把船上電力變成高壓中頻(2000-4000伏、400Hz)交流電，以減少從船上到水下發(fā)射拖體裝置間電纜的線耗；水下發(fā)射系統先用變壓器把高壓中頻變成低壓交流電，再經整流濾波后得到一個可輸出大電流的直流電，該直流電經換向電路后，推動拖曳在拖體后面的電極產生一個大尺度電流。波形產生電路控制換向電路生成所需波形，系統時間用GPS同步，以保持電流變化的時刻也與GPS時鐘同步。甲板電源系統與拖曳式可控源發(fā)射系統間的通訊用電力載波實現，甲板上的控制系統用于改變拖曳體上發(fā)射源的發(fā)射波形，同時對發(fā)射源的工作狀態(tài)進行監(jiān)控。
[0004]目前使用的水下拖曳裝置通過自身攜帶的深度傳感器、測高儀、姿態(tài)傳感器等裝置實時監(jiān)測其在水中的位置和姿態(tài)，并將監(jiān)測結果發(fā)送給控制中心，再結合收放纜的運動和船的移動速度可使拖體以懸浮狀態(tài)到達并航行在指定的深度。
[0005]由于目前生產中使用的海洋可控源水下發(fā)射拖體裝置是被動式拖曳裝置，其在水下的位置和姿態(tài)完全靠收放纜的運動和船的移動速度控制。當洋流方向與海洋可控源水下發(fā)射拖體方向不一致時，水下發(fā)射拖體和數百米長的中性浮力天線就會被洋流沖的偏離測線。當收放纜的運動和船的移動速度掌握控制不好時，數百米長的中性浮力天線就不能以懸浮狀態(tài)保持平行并距海底一定距離沿測線勻速移動。速度過快，數百米長的中性浮力天線尾部就會接觸到海底，速度過慢，水下發(fā)射拖體和中性浮力天線頭部會下沉接觸到海底。這些情況都會改變數百米長的中性浮力天線在水下的位置和姿態(tài)，造成水平電流偶極源的畸變，嚴重影響測量到的海洋可控源電磁場數據的可靠性，直接影響海洋電磁數據的準確處理和可靠解釋。
[0006]實用新型目的
[0007]本實用新型目的在于提供一種能夠實現對水下拖體裝置的主動導航和實時自主操控，減少側向和逆向洋流對水下拖體裝置和中性浮力天線在水下的位置和姿態(tài)的影響，保持數百米長的中性浮力天線以懸浮狀態(tài)平行并距海底一預先設定距離沿測線勻速移動的主動導航式海洋可控電流源水下拖體裝置和中性浮力天線。
實用新型內容
[0008]一種主動導航式海洋可控電流源水下拖體裝置，由拖曳船11、甲板控制單元8、絞車9、排纜機構10、水下拖體I組成，拖曳船11通過電纜2連接水下拖體I，水下拖體I上安裝垂直尾翼3和水平尾翼4，水下拖體I后部安裝有螺旋槳推進器5和兩個水平發(fā)射偶極天線 6、7。
[0009]所述的兩個水平發(fā)射偶極天線相距150-250米。
[0010]所述的垂直尾翼3為兩個。
[0011]所述的每個垂直尾翼3下方各安裝一臺螺旋槳推進器5。
[0012]所述的螺旋槳推進器5為小型水下電驅動螺旋槳推進器。
[0013]所述的螺旋槳推進器5的動力由連接拖曳船和拖體I的電纜2提供。
[0014]所述的螺旋槳推進器5上安裝有萬向支架并能隨垂直尾翼3或水平尾翼4轉動方向聯動。
[0015]拖曳船11通過電纜2連接水下拖體I的垂直尾翼3和水平尾翼4的方向機構，同時鏈接與垂直尾翼3或水平尾翼4聯動的電驅動螺旋槳推進器5，將水下拖體推動到預定的測線上，實現對拖體I和兩個水平發(fā)射偶極天線6、7保持中性浮力，平行于海底并距海底設定距離沿測線勻速移動。
[0016]本實用新型可有效控制，為海洋可控源電磁勘探提供一個移動姿態(tài)穩(wěn)定可靠的水平電流偶極源，提高海洋可控源電磁勘探數據的可靠性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1、海洋電磁勘探主動導航式海洋可控電流源水下拖體裝置示意圖；
[0018]圖2、海洋電磁勘探主動導航式海洋可控電流源水下拖體裝置側視圖；
[0019]圖3、海洋電磁勘探主動導航式海洋可控電流源水下拖體裝置后視圖。
【具體實施方式】
[0020]以下結合附圖詳細說明本實用新型。
[0021]圖1是本實用新型裝置示意圖。圖2是本實用新型水下拖體裝置側視圖，圖3是水下拖體裝置后視圖。本實用新型由拖曳船11、甲板控制單元8、絞車9、排纜機構10、水下拖體I等組成，拖曳船11通過電纜2連接水下拖體I，水下拖體I上安裝兩個垂直尾翼3和水平尾翼4，每個垂直尾翼3下方各安裝一臺螺旋槳推進器5，螺旋槳推進器5為小型水下電驅動螺旋槳推進器。水下拖體I后部安裝有螺旋槳推進器5和兩個水平發(fā)射偶極天線6(A)、7 (B)，兩個水平發(fā)射偶極天線相距150-250米。螺旋槳推進器5上安裝有萬向支架并能隨垂直尾翼3或水平尾翼4轉動方向聯動。螺旋槳推進器5的動力由連接拖曳船和拖體I的電纜2提供。
[0022]拖曳船11通過電纜2連接水下拖體I的垂直尾翼3和水平尾翼4的方向機構，同時鏈接與垂直尾翼3或水平尾翼4聯動的電驅動螺旋槳推進器5，將水下拖體推動到預定的測線上，實現對拖體I和兩個水平發(fā)射偶極天線6、7保持中性浮力，平行于海底并距海底設定距離沿測線勻速移動。
[0023]在本實用新型施工時發(fā)射偶極6、7由兩個沉放于靠近海底位置的電極6 (A)7 (B)組成，水平發(fā)射偶極由兩個獨立的電纜分別置于靠近海底的位置。發(fā)射極的移動需要拖曳，使之在一定深度勻速移動。
[0024]在勘探作業(yè)時，甲板監(jiān)控系統實時監(jiān)測主動導航式海洋可控電流源水下拖體裝置的位置和姿態(tài)，當發(fā)現拖體和中性浮力天線偏離預定的測線時，或中性浮力天線不是平行于海底并距海底一預先設定距離沿測線勻速移動時，通過連接拖體的電纜操作并控制垂直和水平尾翼的方向，適時啟動與垂直或水平尾翼聯動的小型水下電驅動螺旋槳推進器，將水下拖體引導推動到預定的測線上來，并保持中性浮力天線平行于海底并距海底一預先設定距離沿測線勻速移動。
[0025]當水下拖體受側向洋流影響向左或向右偏離測線時，同時向左或向右平行轉動兩個垂直尾翼，同時啟動兩個安裝于垂直尾翼下方帶萬向支架并能與垂直尾翼聯動的小型水下電驅動螺旋槳推進器，依靠兩個垂直尾翼的同時向左或向右轉向力和與垂直尾翼聯動并保持方向一致的水下電驅動螺旋槳推進器同時向左或向右的推力，把水下拖體校正到預定的測線上來。
[0026]當水下拖體因收放纜的運動速度和船的移動速度不恰當造成拖體和中性浮力天線上浮到預定深度以上或下沉到預定深度以下時，向下或向上轉動水平尾翼，同時啟動兩個安裝于垂直尾翼下方帶萬向支架并能與水平尾翼聯動的小型水下電驅動螺旋槳推進器，依靠水平尾翼的向下或向上的轉向力和與水平尾翼聯動并保持方向一致的水下電驅動螺旋槳推進器向下或向上的推力，把上浮或下沉的水下拖體校正到預定深度的測線上來。
【權利要求】
1.一種主動導航式海洋可控電流源水下拖體裝置，由拖曳船(11)、甲板控制單元(8)、絞車(9)、排纜機構(10)、水下拖體⑴組成，特點是拖曳船(11)通過電纜⑵連接水下拖體(I)，水下拖體(I)上安裝垂直尾翼(3)和水平尾翼(4)，水下拖體(I)后部安裝有螺旋槳推進器(5)和兩個水平發(fā)射偶極天線(6、7)。
2.根據權利要求1所述的裝置，特點是所述的兩個水平發(fā)射偶極天線相距150-250米。
3.根據權利要求1所述的裝置，特點是所述的垂直尾翼(3)為兩個。
4.根據權利要求1所述的裝置，特點是所述的每個垂直尾翼(3)下方各安裝一臺螺旋槳推進器(5)。
5.根據權利要求1所述的裝置，特點是所述的螺旋槳推進器(5)為小型水下電驅動螺旋槳推進器。
6.根據權利要求1所述的裝置，特點是所述的螺旋槳推進器(5)上安裝有萬向支架并能隨垂直尾翼(3)或水平尾翼(4)轉動方向聯動。
7.根據權利要求1所述的裝置，特點是所述的螺旋槳推進器(5)的動力由連接拖曳船和拖體⑴的電纜⑵提供。
8.根據權利要求1所述的裝置，特點是拖曳船(11)通過電纜(2)連接水下拖體⑴的垂直尾翼(3)和水平尾翼(4)的方向機構，同時鏈接與垂直尾翼(3)或水平尾翼(4)聯動的電驅動螺旋槳推進器(5)，將水下拖體推動到預定的測線上，實現對拖體(I)和兩個水平發(fā)射偶極天線(6、7)保持中性浮力，平行于海底并距海底設定距離沿測線勻速移動。
【文檔編號】B63G8/16GK203975193SQ201420175771
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年4月11日 優(yōu)先權日:2014年4月11日
【發(fā)明者】余剛, 何展翔 申請人:中國石油集團東方地球物理勘探有限責任公司